一种Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料及其制备方法。其技术方案是：按照氧化铋粉∶铜粉∶硒粉∶铋粉∶铅粉∶氧化钡粉的物质的量之比为(1‑x)∶3∶3∶(1‑4x)∶3x∶3x配料，混匀，于球磨罐和惰性气氛条件下球磨5～12h；再将球磨制得的PbxBaxBi1‑2xCuSeO粉末装入模具，置于等离子体活化烧结炉内，同时匀速升温至500～700℃和匀速升压至30～100MPa，保温和保压，再同时匀速降至常温和匀速降至常压。取出烧结后的模具，脱模，即得Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料；其中：0.01≤x≤0.08。本发明专利技术工艺简单、生产周期短和生产效率高，所制备制品纯度高、热导率低、电导率高、电传输性能好、功率因子高和无量纲热电优值ZT高。

Pb/Ba double doped BiCuSeO thermoelectric material and preparation method thereof

The invention relates to a Pb/Ba double doped BiCuSeO thermoelectric material and a preparation method thereof. The technical scheme is that the ratio of the amount of bismuth powder: copper powder: selenium powder: bismuth powder: barium oxide powder is (1 x): 3: 3: (1): 3x: 3x ingredients, mixed and milled 5 to 12h under the ball mill and the inert atmosphere, and then the PbxBaxBi1 powder 2xCuSeO powder made by ball milling is loaded into the mold and placed in the plasma In the activated sintering furnace, at the same time, at the same time, the constant temperature rise to 500~700 C and the constant pressure to 30 ~ 100MPa, heat preservation and pressure preservation, and then at the same time down to normal temperature and constant velocity to normal pressure. The Pb/Ba double doped BiCuSeO thermoelectric material is obtained by removing the sintered mould and demoulding, where: 0.01 or less than x = 0.08. The invention has the advantages of simple process, short production cycle and high production efficiency, high purity, low thermal conductivity, high conductivity, good electric transmission performance, high power factor and high degree of dimensionless thermoelectric value ZT.

【技术实现步骤摘要】
一种Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料及其制备方法
本专利技术属于BiCuSeO热电材料
具体涉及一种Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料及其制备方法。
技术介绍
热电材料能够实现热能和电能的直接转换，在利用高温工业低品位余热和分布式低温余热进行温差发电方面具有较好的应用前景，已成为当前材料领域的研究热点。决定材料热电转换效率的关键参数“无量纲热电优值”ZT＝(S2σ/κ)T；其中：S为塞贝克系数、σ为电导率和κ为热导率，T为温度。一种性能优良的热电材料应该满足高电动势、高电导率和低热导率的要求。目前，技术上较为成熟、性能较好的热电材料多为金属半导体合金，虽然其热电转换效率相对较高，但在高温下不稳定和容易氧化，且多数原材料价格昂贵，并含有对人体有害的重金属。相比之下，氧化物热电材料具有优良的热稳定性、化学稳定性、高温抗氧化性且安全无毒，但由于电导率较低和电输运性能较差，导致无量纲热电优值ZT不高，限制了它的应用。BiCuSeO基热电材料由于其特殊的自然超晶格结构和低杨氏模量等特点，其热导率在室温条件下为0.6Wm-1K-1和923K条件下为0.4Wm-1K-1，塞贝克系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料的制备方法，其特征在于所述Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料的化学式为PbxBaxBi1‑2xCuSeO，其制备方法是：第一步、按照氧化铋粉∶铜粉∶硒粉∶铋粉∶铅粉∶氧化钡粉的物质的量之比为(1‑x)∶3∶3∶(1‑4x)∶3x∶3x配料，混合均匀，得混合粉末；第二步、将所述混合粉末装入高能行星球磨机中，在惰性气氛条件下球磨5～12h，制得PbxBaxBi1‑2xCuSeO粉末；第三步、将所述PbxBaxBi1‑2xCuSeO粉末装入模具，置于等离子体活化烧结炉内，然后同时开始匀速升温和匀速升压，同时升至温度为500～700℃和升至压强为30～10...

【技术特征摘要】
1.一种Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料的制备方法，其特征在于所述Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料的化学式为PbxBaxBi1-2xCuSeO，其制备方法是：第一步、按照氧化铋粉∶铜粉∶硒粉∶铋粉∶铅粉∶氧化钡粉的物质的量之比为(1-x)∶3∶3∶(1-4x)∶3x∶3x配料，混合均匀，得混合粉末；第二步、将所述混合粉末装入高能行星球磨机中，在惰性气氛条件下球磨5～12h，制得PbxBaxBi1-2xCuSeO粉末；第三步、将所述PbxBaxBi1-2xCuSeO粉末装入模具，置于等离子体活化烧结炉内，然后同时开始匀速升温和匀速升压，同时升至温度为500～700℃和升至压强为30～100MPa，保温和保压的时间均为3～20min，再同时开始匀速降温和匀速降压，同时降至常温和常压；所述匀速升温的速率为20～100℃/min；所述匀速降温的速率为20～50℃/min；第四步、取出烧结后的模具，脱模，即得Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料；所述x表示当Cu/Se的物质的量为1时，Ba/Pb对于Bi位掺杂的物质的量，0.01≤x≤0.08。2.根据权利要求1所述的Pb/Ba双掺杂BiCuSeO热电材料，其特征在于所述氧化铋粉的纯度≥99.99wt％，氧化铋粉的粒径≤15...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊希安，冯波，江程鹏，李光强，贺铸，李亚伟，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42