PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微晶热电材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]2012年自然(Nature)杂志报道国际上著名热电材料研宄组一美国西北大学Kanatzidis研宄组采用固相法合成PbTe-SrTe块体材料。目前国际上美国西北大学，加州理工等高校采用的高温固相法制备的块体热电材料，制备方法均存在在制备过程中所需温度高，达500-600°C，得到产品的产量低于60%，形貌不均一的问题。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决现有高温固相法在制备过程中所需温度高达500-600°C，得到产品的产量少且形貌不均一的问题，从而提供PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法。
[0004]本发明所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0005]步骤一、将体积比为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，搅拌均匀；
[0006]步骤二、在步骤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]步骤三、将0.5ml的水合肼和Og-1g的EDTA加入到步骤二所得的混合溶液中，搅拌均匀，将混合溶液加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中并密封，然后在温度为1400C _180°C的条件下热处理3h-5h，自然冷却至室温，得到PbTe-SrTe微晶热电材料前驱体；
[0008]步骤四、将PbTe-SrTe微晶热电材料前驱体过滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次_5次，然后在温度为60°C的条件下，干燥5h-10h，即得PbTe-SrTe微晶热电材料。
[0009]所述步骤一中搅拌速度为4000r/min-8000r/min。
[0010]所述步骤一中的搅拌时间为15min或40min_45min。
[0011]所述步骤三中EDTA的质量为Og。
[0012]所述步骤三中混合溶液的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的60% -80%。
[0013]所述步骤三中搅拌时间为15min-20min且用磁力搅拌。
[0014]所述步骤四中洗涤次数为4次。
[0015]所述步骤一中水和三乙醇胺的体积均为5ml，KOH质量为0.8g，搅拌时间为15min，步骤三中EDTA的质量为lg，热处理温度为180°C，热处理时间为4h。
[0016]本发明所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，将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，放入高压反应釜中，经热处理、冷却后得到热电材料前驱体，再经过滤、洗涤、干燥即得热电材料。本发明得到的PbTe-SrTe微晶热电材料为结晶度好、粒度分布窄的粉体，纯度高达99.52%以上，产品分散性良好，无需研磨，避免了由研磨而造成的结构缺陷和引入杂质，产量达到98%以上，制备过程中所需温度仅为140°C或180°C，操作简单并容易实现得到均匀的不同形貌的微晶热电材料。
[0017]本发明可用于制备PbTe-SrTe微晶热电材料。
【附图说明】
[0018]图1是利用【具体实施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法所得的产物PbTe-SrTe微晶热电材料的SEM图。
[0019]图2是利用【具体实施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法所得的产物PbTe-SrTe微晶热电材料的SEM放大图。
[0020]图3是利用【具体实施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法所得的产物PbTe-SrTe微晶热电材料的XRD示意图。
[0021]图4是利用【具体实施方式】八所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法所得的产物PbTe-SrTe微晶热电材料的EDX能谱示意图。
【具体实施方式】
[0022]【具体实施方式】一 ！PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0023]步骤一、将体积比为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，搅拌均匀；
[0024]步骤二、在步骤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]步骤三、将0.5ml的水合肼和Og-1g的EDTA加入到步骤二所得的混合溶液中，搅拌均匀，将混合溶液加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中并密封，然后在温度为1400C _180°C的条件下热处理3h-5h，自然冷却至室温，得到PbTe-SrTe微晶热电材料前驱体；
[0026]步骤四、将PbTe-SrTe微晶热电材料前驱体过滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次_5次，然后在温度为60°C的条件下，干燥5h-10h，即得PbTe-SrTe微晶热电材料。
[0027]采用水热法可以控制合成PbTe-SrTe的形貌。水热法是以水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶来制备材料，由于反应是在一个密封的水溶液环境中进行，所以在较低温度、常压的外界环境下就可制得其它方法无法制备的新物质。
[0028]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法作进一步说明，本实施方式中，步骤一中搅拌速度为4000r/min-8000r/min。
[0029]【具体实施方式】三:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法作进一步说明，本实施方式中，步骤一中的搅拌时间为15min或40min_45mino
[0030]【具体实施方式】四:本实施方式是对【具体实施方式】三所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法作进一步说明，本实施方式中，步骤三中EDTA的质量为0g。
[0031]采用本实施方式得到的PbTe-SrTe微晶热电材料为花状粒子。
[0032]【具体实施方式】五:本实施方式是对【具体实施方式】四所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法作进一步说明，本实施方式中，步骤三中混合溶液的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的60% -80%。
[0033]【具体实施方式】六:本实施方式是对【具体实施方式】五所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法作进一步说明，本实施方式中，步骤三中搅拌时间为15min-20min且用磁力搅拌。
[0034]【具体实施方式】七:本实施方式是对【具体实施方式】六所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法作进一步说明，本实施方式中，步骤四中洗涤次数为4次。
[0035]【具体实施方式】八:结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法作进一步说明，本实施方式中，步骤一中水和三乙醇胺的体积均为5ml，KOH质量为0.8g，搅拌时间为15min，步骤三中EDTA的质量为lg，热处理温度为180°C，热处理时间为4h。
[0036]采用本实施方式得到的PbTe-SrTe微晶热电材料为多面体状粒子，纯度达99.52%。
[0037]说明书附图中图1是所得产物PbTe-SrTe微晶热电材料的SEM图，图2是所得产物PbTe-SrTe微晶热电材料的SEM图的放大图，产物为直径I微米左右形状规整的多面体。图3是所得的产物PbTe-SrTe微晶热电材料的XRD示意图，横坐标中Θ为衍射角，由图可见产物PbTe-SrTe微晶热电材料的相纯度高，结晶度完美。图4是所得的产物PbTe-SrTe微晶热电材料的EDX能谱示意图，可见制备出的热电材料含有Pb、Te和Sr三种元素。
【主权项】
1.PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、将体积比为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，搅拌均匀； 步骤二、在步骤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； 步骤三、将0.5ml的水合肼和Og-1g的EDTA加入到步骤二所得的混合溶液中，搅拌均匀，将混合溶液加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中并密封，然后在温度为1400C _180°C的条件下热处理3h-5h，自然冷却至室温，得到PbTe-SrTe微晶热电材料前驱体； 步骤四、将PbTe-SrTe微晶热电材料前驱体过滤，用蒸馏水和无水乙醇洗涤3次-5次，然后在温度为60°C的条件下，干燥5h-10h，即得PbTe-SrTe微晶热电材料。2.根据权利要求1所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，步骤一中揽拌速度为 4000r/min-8000r/min。3.根据权利要求1或2所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，步骤一中的搅拌时间为15min或40min_45min。4.根据权利要求3所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，步骤三中EDTA的质量为Og。5.根据权利要求4所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，步骤三中混合溶液的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的60% -80%。6.根据权利要求5所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，步骤三中搅拌时间为15min-20min且用磁力搅拌。7.根据权利要求6所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，步骤四中洗涤次数为4次。8.根据权利要求1所述的PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，其特征在于，步骤一中水和三乙醇胺的体积均为5ml，KOH质量为0.8g，搅拌时间为15min，步骤三中EDTA的质量为lg，热处理温度为180°C，热处理时间为4h。
【专利摘要】PbTe-SrTe微晶热电材料的制备方法，涉及微晶热电材料的制备技术。它为了解决现有方法在制备过程中所需温度高，得到产品的产量少且形貌不均一的问题。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，放入高压反应釜中，经热处理、冷却后得到热电材料前驱体，再经过滤、洗涤、干燥即得微晶热电材料。适用于制备PbTe-SrTe微晶热电材料。
【IPC分类】H01L35/18
【公开号】CN104993042
【申请号】CN201510277955
【发明人】王群, 方媛媛, 苏子明, 李鉴桓, 于麒麟
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月27日