AgSbTe₂热电化合物粉体的超声化学制备方法

专利名称：AgSbTe₂热电化合物粉体的超声化学制备方法
技术领域：
本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种AgSbTe2热电化合物粉体的制备方法。
背景技术：
热电转换技术是利用半导体热电材料的Seebeck效应将热能直接转换成电能的技术。由 于其不含其它发电技术所需要的庞大传动机构，具有体积小、寿命长、可靠性高、制造工艺
简单、制造及运行成本低、应用面广等特点而受到科学工作者的重视，在诸多领域有着广阔 的发展前景。
AgSbT&化合物是研究较早的一种p型热电材料，常温下具有非常低的晶格热导率使该 材料具有较其他传统材料高的值。由于该材料低温下不稳定，常具有多相结构，对其性 能稳定性的发挥有一定的影响。因此需要合成相组成单一的AgSbTe2多晶化合物来改善其热 电性能。目前，对于AgSbTe2多晶化合物的制备方法有固相反应法(Solid state reaction, SSR)、熔融法(Melt reaction, MR)、机械合金化(Mechanical alloying, MA)，但是上述 方法需要高温、或者反应周期较长，能源消耗较大，并且不同的制备方法得到的AgSbT&多 晶材料的物相、微结构和性能不同，难以得到相组成单一的化合物。

发明内容
本发明的目的在于提供一种AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法，该方法原料 廉价易得、工艺简单易控、反应时间短。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是:AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法， 其特征在于它包括如下步骤-
1) 按去离子水:AgN03中的Ag+ : C4H4K07Sb *1/2H20中的Sb3+ : Te02中的Te"的配比为1 L : 0. 0166 0. 02mol : 0. 02 0. 0212 mol : 0. 04 mol，选取去离子水、AgN03、 C4H4K07Sb 1/2H20 和Te02，备用；
将去离子水作为溶剂，然后加入分析纯的AgN03、 C4H4K07Sb 'l/2H20和Te02，并搅拌混合， 得到混合溶液A (混合溶液A中形成Ag+、 Sb3+、 TV+三种金属离子浓度分别为0.0166 0. 02mol/L、 0. 02 0.0212 mol/L、 0.04 mol/L);
2) 按氨水与混合溶液A的体积比为8:100量取氨水，将氨水倒入混合溶液A中，超声 30min，得到混合溶液B;
3) 按混合溶液B与还原剂NaBH4的配比为1 L : 0. 08 mol,选取还原剂Na朋"在混合溶 液B中加入还原剂NaBH4 (浓度为0.08 mol/L)，超声充分反应2 6小时，得到产物C;
4) 将步骤3)得到的产物C进行离心(时间为3min，转速为8000rpm)，离心得到的沉 淀在真空干燥箱中干燥(温度为6(TC，时间为6h)，得到AgSbTe2热电化合物的前驱体；
5) 将步骤4)得到的前驱体在氢气气氛下于450 500°C还原1 4小时(置于气氛炉中)，得到AgSbTe2热电化合物粉体。
本发明获得的AgSbTe2热电化合物粉体可以应用于制备AgSbTe2块体热电材料。 所述超声的频率为42KHz、功率为100-400W。
本发明的有益效果是采用的超声法制得前驱粉后进行还原热处理得到所需物相，前驱 粉活性较大，还原热处理很容易得到AgSbTe2粉体，无需长时间固相反应或球磨。该方法原 料廉价易得，工艺简单易控，反应时间短，能耗低，安全无污染，重复性好，且可用于大规 模制备。


图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明实施例1制备的AgSbTe2热电化合物前躯体的XRD图谱。 图3是本发明实施例1制备的AgSbTe2热电化合物前躯体的SEM形貌图。 图4是本发明实施例1制备的AgSbTe2热电化合物的XRD图谱。 图5是本发明实施例1制备的AgSbTe2热电化合物的SEM形貌图。 图6是本发明实施例1制备的AgSbTe2热电化合物的EDS图谱。 图7是本发明实施例2制备的AgSbTe2热电化合物的XRD图谱。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅 仅局限于下面的实施例。 实施例1:
如图1所示，AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法，它包括如下步骤
1) 按去离子水:AgN03中的Ag+ : C4H4K07Sb 4/2H20中的Sb3+ : Te02中的Te"的配比为1 L : 0. 0166mol : 0. 0212mol : 0. 04mol，选取去离子水、AgN03、 C4H4K07Sb 1/2H20禾B Te02，备用；
将去离子水作为溶剂，然后加入分析纯的AgN03、 C4H4K07Sb *l/2H2(^BTe02，并搅拌混合， 得到混合溶液A;
2) 按氨水与混合溶液A的体积比为8:100量取氨水，将氨水倒入混合溶液A中，超声 30min，得到混合溶液B;
3) 按混合溶液B :还原剂NaBH4的配比为1 L : 0. 08 mol，选取还原剂NaBH4;在混合溶 液B中加入还原剂NaBH4 (浓度为0.08 mol/L)，超声充分反应6小时，得到产物C;
4) 将步骤3)得到的产物C进行离心(时间为3min，转速为8000rpm)，离心得到的沉 淀在真空干燥箱中干燥(温度为60。C，时间为6h)，得到AgSbTe2热电化合物的前驱体；
5) 将步骤4)得到的前驱体在氢气气氛下于500。C还原2小时(置于气氛炉中)，得到 AgSbTe2热电化合物粉体(最终产物)。
所述超声的频率为42KHz、功率为100-400W。
图2说明所得到的前躯体不为单相；图3说明所得前躯体颗粒尺寸50nm以下。图4说 明所得最终产物为单相AgSbTe2热电化合物；图5说明所得AgSbTe2热电化合物为块状颗粒尺 寸 10u m。图6说明所得AgSbTe2热电化合物基本符合其化学计量比。实施例2:
如图1所示，AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法，它包括如下步骤
1) 按去离子水:AgN03中的Ag+ : C4H4K07Sb 4/2H20中的Sb3+ : Te02中的Te"的配比为1 L : 0.02mol : 0.02 mol : 0.04 mol，选取去离子水、AgN03、 C4H4K07Sb l线0和TeO"备用；
将去离子水作为溶剂，然后加入分析纯的AgN03、 C4H4K07Sb 1/2H20和Te02，并搅拌混合， 得到混合溶液A (混合溶液A中形成Ag+、 Sb3+、 TV+三种金属离子浓度分别为0. 0166mol/L、 0.02 mol/L、 0.04 mol/L);
2) 按氨水与混合溶液A的体积比为8:100量取氨水，将氨水倒入混合溶液A中，超声 30min，得到混合溶液B;
3) 按混合溶液B :还原剂NaB&的配比为1 L : 0.08 mol，选取还原剂NaBH4;在混合溶 液B中加入还原剂NaBH4 (浓度为0.08 mol/L)，超声充分反应2小时，得到产物C;
4) 将步骤3)得到的产物C进行离心(时间为3min，转速为8000rpm)，离心得到的沉 淀在真空干燥箱中干燥(温度为6(fC，时间为6h)，得到AgSbTe2热电化合物的前驱体；
5) 将步骤4)得到的前驱体在氢气气氛下于450。C还原4小时(置于气氛炉中)，得到 AgSbTe2热电化合物粉体(最终产物)。
图7说明所得到的最终产物为单相AgSbT&热电化合物。 实施例3:
如图1所示，AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法，它包括如下步骤
1) 按去离子水:AgN03中的Ag+ : C4H4K07Sb *1/2H20中的Sb3+ : Te02中的Te"的配比为1 L : 0.0176mol : 0.0204 mol : 0.04 mol，选取去离子水、AgN03、 C4H4K07Sb 1/2H20禾卩Te02，备 用；
将去离子水作为溶剂，然后加入分析纯的AgN03、 C4H4K07Sb'l/2H20和Te02，并搅拌混合， 得到混合溶液A(混合溶液A中形成Ag+、Sb"、lV+三种金属离子浓度分别为0. 02mol/L、0. 0212 mol/L、 0.04 mol/L);
2) 按氨水与混合溶液A的体积比为8:100量取氨水，将氨水倒入混合溶液A中，超声 30min，得到混合溶液B;
3) 按混合溶液B :还原剂NaBH4的配比为1 L : 0. 08 mol，选取还原剂NaBH4;在混合溶 液B中加入还原剂NaBH4 (浓度为0.08 mol/L)，超声充分反应6小时，得到产物C;
4) 将步骤3)得到的产物C进行离心(时间为3min，转速为8000rpm)，离心得到的沉 淀在真空干燥箱中干燥(温度为6(fC，时间为6h)，得到AgSbTe2热电化合物的前驱体；
5) 将步骤4)得到的前驱体在氢气气氛下于500。C还原1小时(置于气氛炉中)，得到 AgSbTe2热电化合物粉体。
本发明各原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
权利要求
1.AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)按去离子水∶AgNO3中的Ag+∶C4H4KO7Sb·1/2H2O中的Sb3+∶TeO2中的Te4+的配比为1L∶0.0166～0.02mol∶0.02～0.0212mol∶0.04mol，选取去离子水、AgNO3、C4H4KO7Sb·1/2H2O和TeO2，备用；将去离子水作为溶剂，然后加入分析纯的AgNO3、C4H4KO7Sb·1/2H2O和TeO2，并搅拌混合，得到混合溶液A；2)按氨水与混合溶液A的体积比为8∶100量取氨水，将氨水倒入混合溶液A中，超声30min，得到混合溶液B；3)按混合溶液B与还原剂NaBH4的配比为1L∶0.08mol，选取还原剂NaBH4；在混合溶液B中加入还原剂NaBH4，超声充分反应2～6小时，得到产物C；4)将步骤3)得到的产物C进行离心，离心得到的沉淀在真空干燥箱中干燥，得到AgSbTe2热电化合物的前驱体；5)将步骤4)得到的前驱体在氢气气氛下于450～500℃还原1～4小时，得到AgSbTe2热电化合物粉体。
2. 根据权利要求l所述的AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法，其特征在于 离心的时间为3min，离心的转速8000rpm 。
3. 根据权利要求l所述的AgSbTe2热电化合物粉体的超声化学制备方法，其特征在于 干燥温度为60。C，时间为6h。
全文摘要
本发明涉及一种AgSbTe₂热电化合物粉体的制备方法。AgSbTe₂热电化合物粉体的超声化学制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)将去离子水作为溶剂，然后加入分析纯的AgNO₃、C₄H₄KO₇Sb·1/2H₂O和TeO₂，并搅拌混合，得到混合溶液A；2)将氨水倒入混合溶液A中，超声30min，得到混合溶液B；3)在混合溶液B中加入还原剂NaBH₄，超声充分反应2～6小时，得到产物C；4)将步骤3)得到的产物C进行离心，在真空干燥箱中干燥，得到AgSbTe₂热电化合物的前驱体；5)将步骤4)得到的前驱体在氢气气氛下于450～500℃还原1～4小时，得到AgSbTe₂热电化合物粉体。该方法原料廉价易得，工艺简单易控，反应时间短，能耗低，安全无污染，重复性好，且可用于大规模制备。
文档编号C01B19/00GK101602494SQ20091006319
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者唐新峰, 张文浩, 张清杰, 徐静静, 杜保立 申请人:武汉理工大学