一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102174677A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102174677A(43)申请公布日2011.09.07(21)申请号201110046985.8(22)申请日2011.02.28(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人唐新峰姚凤霞罗文辉林泽冰(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)H01L35/34(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法(57)摘要本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及一种高锰硅热电材料的制备方法。一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)以Si粉和Mn粉为原料，按Si粉与Mn粉的摩尔比为(1.75～1.80)∶1，称取Si粉和Mn粉，将Si粉和Mn粉混合均匀，得到混合均匀的粉体；2)将混合均匀的粉体在压片机上压成块体，将块体置于石英玻璃管中，抽真空并密封，再置于马弗炉中于850～900℃固相反应12～24h，保温结束后随炉冷却，得到产物；3)将步骤2)所得产物研磨成细粉；4)将步骤3)所得细粉进行放电等离子体烧结，得到致密的高锰硅热电材料。该方法工艺简单、成本低廉，节省能源，对仪器设备的要求低，适用于商业生产。CN102746ACCNN110217467702174681A权利要求书1/1页1.一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)以Si粉和Mn粉为原料，按Si粉与Mn粉的摩尔比为(1.75～1.80)∶1，称取Si粉和Mn粉，将Si粉和Mn粉混合均匀，得到混合均匀的粉体；2)将混合均匀的粉体在压片机上压成块体，将块体置于石英玻璃管中，抽真空并密封，再置于马弗炉中于850～900℃固相反应12～24h，保温结束后随炉冷却，得到产物；3)将步骤2)所得产物研磨成细粉；4)将步骤3)所得细粉进行放电等离子体烧结，得到致密的高锰硅热电材料。2.根据权利要求1所述的一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法，其特征在于：步骤1)的制备过程中加入掺杂元素，掺杂元素为Mn位掺杂元素，步骤1)的原料选取按Si粉与Mn位元素的摩尔比为(1.75～1.80)∶1，其中Mn位元素为Mn粉和Mn位掺杂元素，称取Si粉、Mn粉和Mn位掺杂元素；Mn位掺杂元素为Cr、Mo或Re；掺杂元素的掺入量为Mn位元素摩尔总量的0～5％；掺杂元素在步骤1)中与Si粉和Mn粉一起混合。3.根据权利要求1所述的一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法，其特征在于：步骤1)的制备过程中加入掺杂元素，掺杂元素为Si位掺杂元素，步骤1)的原料选取按Si位元素与Mn粉的摩尔比为(1.75～1.80)∶1，其中Si位元素为Si粉和Si位掺杂元素，称取Si粉、Si位掺杂元素和Mn粉；Si位掺杂元素有B、Al、Ge或Sn；掺杂元素的掺入量为Si位元素摩尔总量的0～5％；掺杂元素在步骤1)中与Si粉和Mn粉一起混合。4.根据权利要求1所述的一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中，Si粉和Mn粉的质量纯度均≥99.9％。5.根据权利要求1所述的一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中，固相反应过程中以10℃/min的升温速率从300℃升温到850℃～900℃，然后保温12h～24h。6.根据权利要求1所述的一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法，其特征在于：所述的步骤4)中，细粉进行放电等离子体烧结的过程为：将细粉装入Φ15mm的石墨模具中压实，然后烧结，烧结条件为：真空小于10Pa、烧结压力30～50MPa，烧结温度为800～950℃、升温速率30～100℃/min、烧结致密化时间20～30min。2CCNN110217467702174681A说明书1/4页一种高锰硅热电材料的固相反应制备方法技术领域[0001]本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及一种高锰硅热电材料的制备方法。背景技术[0002]能源是人类赖以生存和发展的基础。但是随着化石能源等不可再生能源的减少以及全球对能源需求的增加，能源危机有可能成为21世纪的主要危机。寻找和开发新能源材料成为全球科学工作者研究的热点。在现实生活中，有许多被废弃的热能，如汽车尾气排热、工厂废水废气排热等。利用热电材料，我们可以将这些热能利用起来，使其成为可以再次使用的能源。因此，热电材料作为一种利用材料内部载流子的运动来实现热能和电能直接转换的新能源材料，引起了人们广泛的关注。[0003]热电材料的转换效率由材料的热电优值ZT值决定，ZT＝α2σT/κ，其中α是材料的塞贝