PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微晶熱電材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]2012年自然(Nature)雜志報道國際上著名熱電材料研宄組一美國西北大學Kanatzidis研宄組采用固相法合成PbTe-SrTe塊體材料。目前國際上美國西北大學，加州理工等高校采用的高溫固相法制備的塊體熱電材料，制備方法均存在在制備過程中所需溫度高，達500-600°C，得到產品的產量低于60%，形貌不均一的問題。
【發明內容】
[0003]本發明是為了解決現有高溫固相法在制備過程中所需溫度高達500-600°C，得到產品的產量少且形貌不均一的問題，從而提供PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法。
[0004]本發明所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0005]步驟一、將體積比為1:1、1:4或4:1的水和三乙醇胺混合，加入0g、0.8g或2g的KOH，得到混合溶液，攪拌均勻；
[0006]步驟二、在步驟一所得混合溶液中依次加入0.4g的Pb (CH3COO)2.3H20、0.3g的Na2TeO3和0.05g_0.5g的SrCl 2，得到混合溶液；
[0007]步驟三、將0.5ml的水合肼和Og-1g的EDTA加入到步驟二所得的混合溶液中，攪拌均勻，將混合溶液加入到有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中并密封，然后在溫度為1400C _180°C的條件下熱處理3h-5h，自然冷卻至室溫，得到PbTe-SrTe微晶熱電材料前驅體；
[0008]步驟四、將PbTe-SrTe微晶熱電材料前驅體過濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次_5次，然后在溫度為60°C的條件下，干燥5h-10h，即得PbTe-SrTe微晶熱電材料。
[0009]所述步驟一中攪拌速度為4000r/min-8000r/min。
[0010]所述步驟一中的攪拌時間為15min或40min_45min。
[0011]所述步驟三中EDTA的質量為Og。
[0012]所述步驟三中混合溶液的加入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的60% -80%。
[0013]所述步驟三中攪拌時間為15min-20min且用磁力攪拌。
[0014]所述步驟四中洗滌次數為4次。
[0015]所述步驟一中水和三乙醇胺的體積均為5ml，KOH質量為0.8g，攪拌時間為15min，步驟三中EDTA的質量為lg，熱處理溫度為180°C，熱處理時間為4h。
[0016]本發明所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，將KOH溶于水和三乙醇胺的混合溶液中，在混合溶液中依次添加Pb(CH3COO)2.3H20、Na2TeO3, SrCl2、水合肼和EDTA，放入高壓反應釜中，經熱處理、冷卻后得到熱電材料前驅體，再經過濾、洗滌、干燥即得熱電材料。本發明得到的PbTe-SrTe微晶熱電材料為結晶度好、粒度分布窄的粉體，純度高達99.52%以上，產品分散性良好，無需研磨，避免了由研磨而造成的結構缺陷和引入雜質，產量達到98%以上，制備過程中所需溫度僅為140°C或180°C，操作簡單并容易實現得到均勻的不同形貌的微晶熱電材料。
[0017]本發明可用于制備PbTe-SrTe微晶熱電材料。
【附圖說明】
[0018]圖1是利用【具體實施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法所得的產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的SEM圖。
[0019]圖2是利用【具體實施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法所得的產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的SEM放大圖。
[0020]圖3是利用【具體實施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法所得的產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的XRD示意圖。
[0021]圖4是利用【具體實施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法所得的產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的EDX能譜示意圖。
【具體實施方式】
[0022]【具體實施方式】一 ！PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0023]步驟一、將體積比為1:1、1:4或4:1的水和三乙醇胺混合，加入0g、0.8g或2g的KOH，得到混合溶液，攪拌均勻；
[0024]步驟二、在步驟一所得混合溶液中依次加入0.4g的Pb (CH3COO)2.3H20、0.3g的Na2TeO3和0.05g_0.5g的SrCl 2，得到混合溶液；
[0025]步驟三、將0.5ml的水合肼和Og-1g的EDTA加入到步驟二所得的混合溶液中，攪拌均勻，將混合溶液加入到有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中并密封，然后在溫度為1400C _180°C的條件下熱處理3h-5h，自然冷卻至室溫，得到PbTe-SrTe微晶熱電材料前驅體；
[0026]步驟四、將PbTe-SrTe微晶熱電材料前驅體過濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次_5次，然后在溫度為60°C的條件下，干燥5h-10h，即得PbTe-SrTe微晶熱電材料。
[0027]采用水熱法可以控制合成PbTe-SrTe的形貌。水熱法是以水溶液作為反應體系，通過對反應體系加熱、加壓，創造一個相對高溫、高壓的反應環境，使得通常難溶或不溶的物質溶解并且重結晶來制備材料，由于反應是在一個密封的水溶液環境中進行，所以在較低溫度、常壓的外界環境下就可制得其它方法無法制備的新物質。
[0028]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法作進一步說明，本實施方式中，步驟一中攪拌速度為4000r/min-8000r/min。
[0029]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法作進一步說明，本實施方式中，步驟一中的攪拌時間為15min或40min_45mino
[0030]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法作進一步說明，本實施方式中，步驟三中EDTA的質量為0g。
[0031]采用本實施方式得到的PbTe-SrTe微晶熱電材料為花狀粒子。
[0032]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】四所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法作進一步說明，本實施方式中，步驟三中混合溶液的加入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的60% -80%。
[0033]【具體實施方式】六:本實施方式是對【具體實施方式】五所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法作進一步說明，本實施方式中，步驟三中攪拌時間為15min-20min且用磁力攪拌。
[0034]【具體實施方式】七:本實施方式是對【具體實施方式】六所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法作進一步說明，本實施方式中，步驟四中洗滌次數為4次。
[0035]【具體實施方式】八:結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法作進一步說明，本實施方式中，步驟一中水和三乙醇胺的體積均為5ml，KOH質量為0.8g，攪拌時間為15min，步驟三中EDTA的質量為lg，熱處理溫度為180°C，熱處理時間為4h。
[0036]采用本實施方式得到的PbTe-SrTe微晶熱電材料為多面體狀粒子，純度達99.52%。
[0037]說明書附圖中圖1是所得產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的SEM圖，圖2是所得產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的SEM圖的放大圖，產物為直徑I微米左右形狀規整的多面體。圖3是所得的產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的XRD示意圖，橫坐標中Θ為衍射角，由圖可見產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的相純度高，結晶度完美。圖4是所得的產物PbTe-SrTe微晶熱電材料的EDX能譜示意圖，可見制備出的熱電材料含有Pb、Te和Sr三種元素。
【主權項】
1.PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、將體積比為1:1、1:4或4:1的水和三乙醇胺混合，加入Og,0.8g或2g的KOH,得到混合溶液，攪拌均勻； 步驟二、在步驟一所得混合溶液中依次加入0.4g的Pb (CH3COO)2.3Η20、0.3g的Na2TeO3和0.05g-0.5g的SrCl2，得到混合溶液； 步驟三、將0.5ml的水合肼和Og-1g的EDTA加入到步驟二所得的混合溶液中，攪拌均勻，將混合溶液加入到有聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中并密封，然后在溫度為1400C _180°C的條件下熱處理3h-5h，自然冷卻至室溫，得到PbTe-SrTe微晶熱電材料前驅體； 步驟四、將PbTe-SrTe微晶熱電材料前驅體過濾，用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次-5次，然后在溫度為60°C的條件下，干燥5h-10h，即得PbTe-SrTe微晶熱電材料。2.根據權利要求1所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟一中攬拌速度為 4000r/min-8000r/min。3.根據權利要求1或2所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟一中的攪拌時間為15min或40min_45min。4.根據權利要求3所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟三中EDTA的質量為Og。5.根據權利要求4所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟三中混合溶液的加入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的60% -80%。6.根據權利要求5所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟三中攪拌時間為15min-20min且用磁力攪拌。7.根據權利要求6所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟四中洗滌次數為4次。8.根據權利要求1所述的PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟一中水和三乙醇胺的體積均為5ml，KOH質量為0.8g，攪拌時間為15min，步驟三中EDTA的質量為lg，熱處理溫度為180°C，熱處理時間為4h。
【專利摘要】PbTe-SrTe微晶熱電材料的制備方法，涉及微晶熱電材料的制備技術。它為了解決現有方法在制備過程中所需溫度高，得到產品的產量少且形貌不均一的問題。KOH溶于水和三乙醇胺的混合溶液中，在混合溶液中依次添加Pb(CH3COO)2·3H2O、Na2TeO3、SrCl2、水合肼和EDTA，放入高壓反應釜中，經熱處理、冷卻后得到熱電材料前驅體，再經過濾、洗滌、干燥即得微晶熱電材料。適用于制備PbTe-SrTe微晶熱電材料。
【IPC分類】H01L35/18
【公開號】CN104993042
【申請號】CN201510277955
【發明人】王群, 方媛媛, 蘇子明, 李鑒桓, 于麒麟
【申請人】哈爾濱工業大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月27日