本发明专利技术公开了一种复合钛酸锶热电材料，由铌掺杂钛酸锶粉体和钛酸钾纳米线粉末制成。本发明专利技术同时还公开了一种复合钛酸锶热电材料的制备方法，包括如下步骤：将一定比例的钛酸钾纳米线粉末均匀混入铌掺杂钛酸锶粉体，得到混合物；将所述混合物经15-25MPa冷等静压制备出胚体；将所述胚体在氩气气氛，1400-1600℃下煅烧2-4小时。根据本发明专利技术的复合钛酸锶热电材料，通过超低热导率纳米钛酸钾添加物与钛酸锶复合的方式，制备出纳米复合结构的热电材料，有效引入大量的声子散射界面，明显降低了制备得到的热电材料的热导率，同时保持其电导率不会显著降低，因而大幅提高了热电优值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种复合钛酸锶热电材料，由铌掺杂钛酸锶粉体和钛酸钾纳米线粉末制成。本专利技术同时还公开了一种复合钛酸锶热电材料的制备方法，包括如下步骤：将一定比例的钛酸钾纳米线粉末均匀混入铌掺杂钛酸锶粉体，得到混合物；将所述混合物经15-25MPa冷等静压制备出胚体；将所述胚体在氩气气氛，1400-1600℃下煅烧2-4小时。根据本专利技术的复合钛酸锶热电材料，通过超低热导率纳米钛酸钾添加物与钛酸锶复合的方式，制备出纳米复合结构的热电材料，有效引入大量的声子散射界面，明显降低了制备得到的热电材料的热导率，同时保持其电导率不会显著降低，因而大幅提高了热电优值。【专利说明】
本专利技术涉及热电材料领域，尤其涉及一种复合型钛酸锶热电材料及其制备方法。
技术介绍
热电材料是一种在固体状态下就可使热能与电能相互转换(静态能量转换)的材料。将热电材料能做成重量轻、体积小的微型半导体制冷器，能解决计算机技术、航天技术、超导技术及微电子技术等高
的制冷难题。热电材料还能利用余热或温差发电，释放大量废热的钢铁和化学工业是其未来应用的重要领域。由热电材料制成的器件具有许多优点:无运动部件、结构简单、可靠性高、寿命长、维修方便、噪音小、不使用任何气体和液体、污染很少、温度控制精确、适应温度范围广(200-1400K);热电发电还可利用低密度分散性热源(如工业废热、汽车尾气等)实现热电转换。因此，热电材料是一种理想的节能和环保材料，具有广阔的应用前景。 高性能热电材料研究和开发是高效率热电转换器件的研制及其应用、商业化的基础和前提。目前为止比较成熟的热电材料仍为BiTe、Ag-Pb-Sb-Te、SiGe等含Te、Ge等对环境有负荷并且是十分稀有的金属元素，这非常不利于热电材料的大规模应用，因而开发低成本、环境友好的氧化物热电材料是热电材料研究的新热点。 热电材料主要通过热电优值(ZT)大小进行评价，目前P型氧化物热电材料性能最好的为钴酸钠体系，ZT值接近1，基本达到使用要求，而N型氧化物热电材料性能最好的为钛酸锶体系，但目前ZT值最高为0.29左右，离应用有很大差距。热电优值与相关技术参数关系如下:ZT = S2O T/K，钛酸锶(STO)体系热电优值不高的主要原因是热导率太高，其在室温下的热导率约为10-12W/mK(相对密度100% )，导致ZT值不高。而钛酸钾(KTO)是著名的热障涂层材料，相对于钛酸锶有非常低的热导率，室温下热导率约为2.5ff/mK(相对密度100% )。如若将少量的纳米尺度的钛酸钾弥散分布于钛酸锶体材料中，则有望因为明显的声子界面散射而使钛酸锶复合热电材料获得更低的热导率，进而有益于热电性能的提闻。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种复合钛酸锶热电材料以及其制备方法，以力图解决或至少缓解上述问题。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种复合钛酸锶热电材料，由铌掺杂钛酸锶粉体和钛酸钾纳米线粉末制成。 可选地，根据本专利技术的复合钛酸锶热电材料中，所述钛酸钾纳米线粉末的重量为所述铌掺杂钛酸锶粉体重量的1_7%，优选为3 %。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种复合钛酸锶热电材料的制备方法，包括如下步骤:将一定比例的钛酸钾纳米线粉末均匀混入铌掺杂钛酸锶粉体，得到混合物；将所述混合物经15-25MPa冷等静压制备出胚体；将所述胚体在氩气气氛，1400-160(TC下煅烧2-4小时。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述钛酸钾纳米线的重量为所述铌掺杂钛酸锶粉体重量的1-7%，优选为3%。 可选地，本专利技术所述的制备方法，所述铌掺杂钛酸锶粉体是将碳酸锶，二氧化钛和氧化铌在氩气气氛，1300-1500°c下煅烧3-5小时后制备得到的。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述铌掺杂钛酸锶粉体中，铌元素与锶元素的摩尔比为0.1-0.2。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述钛酸钾纳米线的直径为30_70nm。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述钛酸钾纳米线是由KOH和T12采用水热法合成得到，KOH的浓度为15-30mol/L，KOH与T12的质量比为15-20:1，反应温度为160-180°C，反应时间为 40-60h。 根据本专利技术的复合钛酸锶热电材料，通过超低热导率纳米钛酸钾添加物与钛酸锶复合的方式，制备出纳米复合结构的热电材料，有效引入大量的声子散射界面，明显降低了制备得到的热电材料的热导率，同时保持其电导率不会显著降低，因而大幅提高了热电优值，进而对于推动热电材料的应用，促进节能环保新型材料和器件的发展产生重要意义。 【专利附图】【附图说明】 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中: 图1为实验室合成的钛酸钾纳米线的透射电子显微镜(TEM)照片； 图2为钛酸钾纳米线经冷压、高温烧结(1500°C X3h)后的热导率随温度变化曲线.-^4 ， 图3为本专利技术复合钛酸锶热电材料的总热导率随温度变化曲线； 图4为本专利技术复合钛酸锶热电材料的总电导率随温度变化曲线； 图5本专利技术复合钛酸锶热电材料的Seebeck系数随温度变化曲线；以及 图6本专利技术复合钛酸锶热电材料的热电优值ZT随温度变化曲线。 【具体实施方式】 下面将更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然在下文中描述了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。 实施例1 本实施例公开了一种制备复合钛酸锶热电材料的方法，包括混合步骤、压制步骤以及烧结步骤。以下将分别对上述步骤进行具体描述。 (I)混合步骤 首先合成复合热电材料所需的组分:钛酸钾纳米线和铌掺杂钛酸锶粉体。 钛酸钾纳米线可以采用现有技术中已知的合成方法。本专利技术中，将KOH和T12通过水热合成法制备得到钛酸钾纳米线，制备过程参考文献“Meng X，Wang D，Liu B，FuZ.Effect of titania different phases on the microstructure and properties ofK2Ti6O13 nanowires ，137:146-149”，具体为:将 KOH 和 T12 置于反应釜中，在 160-180。。的反应温度下反应40-60h。其中，KOH的浓度为15-30mol/L，KOH与T12的质量比为15-20:1。在本实施例中，实践经验表明，反应温度为170°C，反应时间48h为宜。水热反应完成后将所得产物用去离子水反复清洗至中性，在红外灯下烘干得到钛酸钾纳米线样品。 铌掺杂钛酸锶粉体也可以采用现有技术中已知的方法制备。本专利技术中，采用的为固相合成法，具体操作为:将碳酸锶，二氧化钛和氧化铌在氩气气氛中，1300-1500°C下煅烧 3-5小时，即可制备得到铌掺杂钛酸锶粉体(简写为NbSTO)。其中，上述反应物中，碳酸锶与二氧化钛的摩尔比为1:1，氧化铌的添加量以铌元素与锶元素的摩尔比为0.1-0.2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合钛酸锶热电材料，由铌掺杂钛酸锶粉体和钛酸钾纳米线粉末组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆川，何泓材，张明，廖丹，黄际彦，陈雪，
申请(专利权)人：电子科技大学成都研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51
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