出置于烘箱中70° C烘干6h，最后得到黑色Sb2Te3纳米粉末。
[0029]2)用天平称取步骤I)中的Sb2Te3 3g装入Φ 15mm的石墨模具中，上下各垫一层碳纸压实，然后把石墨模具放入等离子放电烧结(SPS)设备中，升温速率为60° C/min，待真空度抽至100 MPa以下进行烧结，烧结温度200° C，烧结时间lOmin，压力为7KN，温度降至室温取出，磨去表面的碳纸，得到Sb2Te3块体材料。
[0030]实施例3:溶剂热法合成Sb 21^3基体材料
O以SbCljP K2TeO3为起始原料，按照化学计量比为n(SbCl 3): n (K2TeO3) =2:3称取
0.002mol的SbClJP 0.003mol的K 2Te03加入到250毫升两口圆底烧瓶中，加入0.45g聚乙烯吡咯烷酮、0.6g NaOH和80毫升一缩二乙二醇(用量筒量取)，将两口圆底烧瓶置于控温加热套中，设定温度250° C，保温3h，调节转速500 r/min。待反应物的温度降至室温转移到100毫升离心管，分别用异丙醇和丙酮各离心3次，离心机转速设为4000 r/min,时间4min,离心结束后上层液体变为无色，将下层黑色沉淀取出置于烘箱中70° C烘干6h，最后得到黑色Sb2Te3纳米粉末。
[0031]2)用天平称取步骤I)中的Sb2Te3 3g装入Φ 15mm的石墨模具中，上下各垫一层碳纸压实，然后把石墨模具放入等离子放电烧结(SPS)设备中，升温速率为60° C/min，待真空度抽至100 MPa以下进行烧结，烧结温度200° C，烧结时间lOmin，压力为7KN，温度降至室温取出，磨去表面的碳纸，得到Sb2Te3块体材料。
[0032]实施例4:溶剂热法合成Sb 21^3基体材料
本实施例与实施例1不同的是:烧结温度230° C，烧结时间15min，压力为6KN。
[0033]实施例5:溶剂热法合成Sb 21^3基体材料
本实施例与实施例1不同的是:烧结温度250° C，烧结时间5min，压力为8KN。
[0034]实施例6:合成Sb 2Te3/PEDOT: PSS复合材料
O以SbCljP K2TeO3为起始原料，按照化学计量比为n(SbCl 3): n (K2TeO3) =2:3称取
0.002mol的SbCl^ 0.003mol的K 2Te03加入到250毫升两口圆底烧瓶，然后加入0.5g聚乙烯吡咯烷酮、0.5g NaOH和80毫升一缩二乙二醇(用量筒量取)，将两口圆底烧瓶置于控温加热套中，设定温度240° C，保温4h，调节转速500r/min。待反应物的温度降至室温转移到100毫升离心管，分别用异丙醇和丙酮各离心3次，离心机转速设为4000 r/min，时间4min,离心结束后上层液体变为无色，将下层黑色沉淀取出置于烘箱中70° C烘干6h，最后得到黑色Sb2Te3纳米粉末。
[0035]2)用天平称取步骤I)中的Sb2Te3 3g装入Φ 15mm的石墨模具中，上下各垫一层碳纸压实，然后把石墨模具放入等离子放电烧结(SPS)设备中，升温速率为60° C/min，待真空度抽至100 MPa以下进行烧结，烧结温度250° C，烧结时间5min，压力为8KN，温度降至室温取出，磨去表面的碳纸，得到Sb2Te3块体材料。
[0036]3)将得到的厚度为2-3mm，直径为15mm的圆柱状样品Sb2Te3用切片机进行切割用切片机进行切割，进刀速度3.5 r/min，得到3 mmX 3 mmX 12mm的长条和8mmX8mm的正方形方块置于高分子导电聚合物PEDOT:PSS溶液中，在冷冻箱中4° C冷藏30天。
[0037]图2为Sb2Te3经过SPS等离子放电烧结后的样品的场发射电镜图，可以看出烧结后的样品为层状结构，然而层间留有部分间隙，为PED00T:PSS的嵌入创造空间。
[0038]图3为Sb2Te3/PED0T: PSS复合物样品的场发射电镜图，从图可以观察到PEDOT: PSS为颜色较深的附着物，融入到51321'63块体层片间隙中，最终得到Sb 2Te3/PED0T:PSS复合物。
[0039]图4为Sb2TejP Sb 2Te3/PED0T: PSS复合物的X射线衍射分析图，可以看出复合物和纯相的Sb2Te』$位保持一致，但是背底略强，说明导电高分子PEDOT:PSS并没有改变Sb 2Te3基体的晶体结构。
[0040]图5为Sb2TeJP Sb 2Te3/PED0T:PSS复合物的热电性能图。从图5 (b)可以看出复合物的Seebeck系数得到了提高，原因是嵌入的PED0T:PSS对低能的载流子起到了过滤作用。相比于纯相Sb2Te3，复合物的热导率降低到原来的一半，基本维持在0.15W.HT1IT1 (如图5 (C)所示)。然而复合物的电导率没有明显的损失(如图5 (a)所示)，导致复合物材料的ZT从0.6上升至1.2 (如图5 Cd)所示)。
[0041]实施例7:合成Sb 2Te3/PED0T: PSS复合材料
O以SbCljP K2TeO3为起始原料，按照化学计量比为n(SbCl 3): n (K2TeO3) =2:3称取
0.002mol的SbClJP 0.003mol的K 2Te03加入到250毫升两口圆底烧瓶，加入0.5g聚乙烯吡咯烷酮、0.5g NaOH和80毫升一缩二乙二醇(用量筒量取)，将两口圆底烧瓶置于控温加热套中，设定温度240° C，保温4h，调节转速500r/min。待反应物的温度降至室温转移到100毫升离心管，分别用异丙醇和丙酮各离心3次，离心机转速设为4000 r/min,时间4min,离心结束后上层液体变为无色，将下层黑色沉淀取出置于烘箱中70° C烘干6h，最后得到黑色Sb2Te3纳米粉末。
[0042]2)用天平称取步骤I)中的Sb2Te3 3g装入Φ 15mm的石墨模具中，上下各垫一层碳纸压实，然后把石墨模具放入等离子放电烧结(SPS)设备中，升温速率为60° C/min，待真空度抽至100 MPa以下进行烧结，烧结温度250° C，烧结时间5min，压力为8KN，温度降至室温取出，磨去表面的碳纸，得到Sb2Te3块体材料。
[0043]3)将得到的厚度为2-3mm，直径为15mm的圆柱状样品Sb2Te3将得到的圆柱状样品513；/163用切片机进行切割用切片机进行切割，进刀速度3.5 r/min,得到3 mmX3 mmX 12mm的长条和8mmX8mm的正方形方块置于高分子导电聚合物PEDOT:PSS溶液中，在冷冻箱中3° C冷藏40天。
[0044]实施例8:合成Sb 2Te3/PED0T: PSS复合材料本实施例与实施例6不同的是:步骤4)中所得复合材料在在冷冻箱中5° C冷藏20天。
[0045]上述所提及的所有实例仅为本发明的最佳实例，并不会限制本发明的使范围，本领域的技术人员可以对本发明做修改，其等价形式均在本发明的权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤: O制备碲化锑纳米粉末； 2)在真空条件下，对步骤I)制备的碲化锑纳米粉末进行等离子放电烧结，冷却，即得Sb2Te3块体材料； 3)对步骤2)制备的Sb2Te3块体材料进行切割，然后，浸泡于聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液中，于3° C- 5° C下，保存20-40天，即得碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料。
2.根据权利要求1所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述碲化铺纳米粉末为六边形纳米片。
3.根据权利要求1或2所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中碲化锑纳米粉末的制备方法为:将SbCl3、K2Te03、Na0H和聚乙烯吡咯烷酮溶入有机溶剂中，形成SbCl3含量为0.025mo/L的混合溶液，所述51^13与K2TeO3的摩尔比为2: 3，在搅拌的条件下，对混合溶液进行加热保温处理，冷却至室温，洗涤，干燥，即得碲化锑纳米粉末。
4.根据权利要求3所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述有机溶剂为一缩二乙二醇。
5.根据权利要求3所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述SbCl3的加入量为0.002mol，所述NaOH的加入量为0.4g-0.6g,聚乙烯吡咯烷酮的加入量为0.45g-0.55go
6.根据权利要求3所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述加热保温条件为:温度230°C -250°C，保温时间3-5h ;所述干燥条件为:温度70° C，时间6h。
7.根据权利要求1、2、4-6任一项所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤2)中的等离子放电烧结的条件为:烧结温度200° C-250。C，烧结时间5min-15min，压力为6KN-8KN。
8.根据权利要求1、2、4-6任一项所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙稀磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤2)中的Sb2Te3块体材料为圆柱锭体，其厚度为2-3mm，直径为15mm。
9.根据权利要求3所述一种碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料的制备方法，其特征在于:所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液中聚(3，4-亚乙二氧基噻吩与聚苯乙烯磺酸盐的重量比是1:2.5，电导率为85000 S/m。
10.一种通过权利要求1-9任一项所述方法制备的碲化锑/聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种碲化锑/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料及其制备方法，属于热电复合材料合成领域。其制法为：1）制备碲化锑纳米粉末；2）在真空条件下，对步骤1)制备的碲化锑纳米粉末进行等离子放电烧结，冷却，即得Sb2Te3块体材料；3）对步骤2）制备的Sb2Te3块体材料进行切割，然后浸泡于聚(3,4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐溶液中，于3℃- 5℃下，保存20-40天，即得碲化锑/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电复合材料。其优点为：该工艺能耗低，成本低，工艺简单；本发明的复合材料的热电性能优良，ZT值高。
【IPC分类】H01L35-24, H01L35-14
【公开号】CN104538540
【申请号】CN201510022412
【发明人】郑文文, 王自昱, 熊锐, 石兢
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月16日