一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法技术

技术编号:15749034 阅读:53 留言:0更新日期:2017-07-03 10:20
本发明专利技术公开了一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法,该制备方法可以所得复合材料的电导率受到纳米碳纤维含量与Cu含量的共同作用,纳米碳纤维可有效提高所得复合材料的电导率;该方法直接利用SPS烧结进行原位反应,制备的材料致密度高、成分均匀、性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法
本专利技术涉及热电复合功能材料领域,具体涉及一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法。
技术介绍
温差电材料(ThermoelectricMaterials)也称为热电材料。温差电材料主要用于制备热电制冷器件和热电发电器件。温度梯度场热电转换原理简称温差电原理(Thermoe1ectric),它的发现可追溯到19世纪,1822年,ThomasAlebeck发现温差电动势效应(温差电材料发电原理,即Alebeck原理);1834年,JeanPeltier发现电流回路中两不同材料导体结界面处的降温效应(温差电材料制冷原理,即Peltier原理)。20世纪50年代发现一些半导体材料是良好的温差电材料。热电材料的性能主要取决于材料的无量纲热电优值ZT,该值定义为:ZT=S2σT/κ,其中,S为Seebeck系数,σ为电导率,κ为热导率,T为绝对温度。ZT值越高,相应器件的发电和制冷效率就越高。Cu2-xSe热电材料不含Te等稀有元素、丰度较高,材料成本低廉且对环境无污染,且Cu2-xSe化合物一方面具有复杂的晶体结构,在高温下由于Cu+的类液态行为导致的的横波阻尼效应,因此其具有较低的热导率,另一方面,材料表现出较高的Seebeck系数,使得Cu2-xSe化合物有可能成为理想的热电材料。但是由于Cu2-xSe中Cu+表现出的强的离子性,材料的电导率不高,因此提高材料的电性能是提高材料性能的关键。
技术实现思路
本专利技术提供一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法,该制备方法可以所得复合材料的电导率受到纳米碳纤维含量与Cu含量的共同作用,纳米碳纤维可有效提高所得复合材料的电导率;该方法直接利用SPS烧结进行原位反应,制备的材料致密度高、成分均匀、性能优异。为了实现上述目的,本专利技术提供了一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法,该方法包括如下步骤:(1)制备Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体将纳米碳纤维粉末超声分散于水中,得纳米碳纤维悬混液;向纳米碳纤维悬混液中加入有机溶剂和配合物,然后加入Cu源,搅拌均匀,得混合溶液;Se源加入碱性调节剂中,搅拌均匀后与所得混合溶液混合,密封升温至90-120℃,逐滴加入还原剂水合肼,反应15-20h,冷却并进行离心洗涤干燥,得所述Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体;其中,所述纳米碳纤维悬混液的浓度为0.3-0.6g/L,所述Cu源为单质铜,或含二价铜离子或一价亚铜离子的硝酸盐、硫酸盐或氯化物;所述Cu源中Cu元素与纳米碳纤维的质量比为(10-50):1,所述的Se源为单质硒、二氧化硒、亚硒酸或硒代硫酸钠,Se源中Se元素与Cu源中Cu元素的摩尔比为1:2,所述的有机溶剂为乙二醇或乙二胺,有机溶剂与纳米碳纤维悬混液的体积比为(0.8-1.2):1,所述的碱性调节剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钾或复合碱调节剂,碱性调节剂与纳米碳纤维悬混液的体积比为(0.5-1):1,碱性调节剂中OH-的浓度为0.5-0.7mol/L,所述的配合物为氨水,配合物与纳米碳纤维悬混液的体积比为(0.5-0.7):1;(2)将Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体装入石墨磨具中压实,连同磨具一起在<10Pa的真空条件下进行烧结,升温速度为25℃/min-50℃/min,烧结温度为600-900℃,压强为75-95MPa,烧结时间为10-20h分钟,原料在烧结的过程中进行原位反应生成目标物质,同时加压又可使其致密化,最终得到致密的块体硒化铜复合热电材料。具体实施方式实施例一将纳米碳纤维粉末超声分散于水中,得纳米碳纤维悬混液;向纳米碳纤维悬混液中加入有机溶剂和配合物,然后加入Cu源,搅拌均匀,得混合溶液。Se源加入碱性调节剂中,搅拌均匀后与所得混合溶液混合,密封升温至90℃,逐滴加入还原剂水合肼,反应15h,冷却并进行离心洗涤干燥,得所述Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体。其中,所述纳米碳纤维悬混液的浓度为0.3g/L,所述Cu源为单质铜,或含二价铜离子或一价亚铜离子的硝酸盐、硫酸盐或氯化物;所述Cu源中Cu元素与纳米碳纤维的质量比为10:1,所述的Se源为单质硒、二氧化硒、亚硒酸或硒代硫酸钠,Se源中Se元素与Cu源中Cu元素的摩尔比为1:2,所述的有机溶剂为乙二醇或乙二胺,有机溶剂与纳米碳纤维悬混液的体积比为(0.8-1.2):1,所述的碱性调节剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钾或复合碱调节剂,碱性调节剂与纳米碳纤维悬混液的体积比为0.5:1,碱性调节剂中OH-的浓度为0.5mol/L,所述的配合物为氨水,配合物与纳米碳纤维悬混液的体积比为0.5:1。将所述Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体装入石墨磨具中压实,连同磨具一起在<10Pa的真空条件下进行烧结,升温速度为25℃/min,烧结温度为600℃,压强为75MPa,烧结时间为10分钟,原料在烧结的过程中进行原位反应生成目标物质,同时加压又可使其致密化,最终得到致密的块体硒化铜复合热电材料。实施例二将纳米碳纤维粉末超声分散于水中,得纳米碳纤维悬混液;向纳米碳纤维悬混液中加入有机溶剂和配合物,然后加入Cu源,搅拌均匀,得混合溶液。Se源加入碱性调节剂中,搅拌均匀后与所得混合溶液混合,密封升温至120℃,逐滴加入还原剂水合肼,反应20h,冷却并进行离心洗涤干燥,得所述Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体。其中,所述纳米碳纤维悬混液的浓度为0.6g/L,所述Cu源为单质铜,或含二价铜离子或一价亚铜离子的硝酸盐、硫酸盐或氯化物;所述Cu源中Cu元素与纳米碳纤维的质量比为50:1,所述的Se源为单质硒、二氧化硒、亚硒酸或硒代硫酸钠,Se源中Se元素与Cu源中Cu元素的摩尔比为1:2,所述的有机溶剂为乙二醇或乙二胺,有机溶剂与纳米碳纤维悬混液的体积比为1.2:1,所述的碱性调节剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钾或复合碱调节剂,碱性调节剂与纳米碳纤维悬混液的体积比为1:1,碱性调节剂中OH-的浓度为0.7mol/L,所述的配合物为氨水,配合物与纳米碳纤维悬混液的体积比为0.7:1。将所述Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体装入石墨磨具中压实,连同磨具一起在<10Pa的真空条件下进行烧结,升温速度为50℃/min,烧结温度为900℃,压强为95MPa,烧结时间为20分钟,原料在烧结的过程中进行原位反应生成目标物质,同时加压又可使其致密化,最终得到致密的块体硒化铜复合热电材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法,该方法包括如下步骤:(1)制备Cu

【技术特征摘要】
1.一种快速制备硒化铜复合热电材料的方法,该方法包括如下步骤:(1)制备Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体将纳米碳纤维粉末超声分散于水中,得纳米碳纤维悬混液;向纳米碳纤维悬混液中加入有机溶剂和配合物,然后加入Cu源,搅拌均匀,得混合溶液;Se源加入碱性调节剂中,搅拌均匀后与所得混合溶液混合,密封升温至90-120℃,逐滴加入还原剂水合肼,反应15-20h,冷却并进行离心洗涤干燥,得所述Cu2-xSe/碳纤维复合材料粉体;其中,所述纳米碳纤维悬混液的浓度为0.3-0.6g/L,所述Cu源为单质铜,或含二价铜离子或一价亚铜离子的硝酸盐、硫酸盐或氯化物;所述Cu源中Cu元素与纳米碳纤维的质量比为(10-50):1,所述的Se源为单质硒、二氧化硒、亚硒酸或硒代硫酸钠,Se源中Se元素与Cu源中Cu...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:苏州思创源博电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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