一种高性能Bi2Te制造技术

本发明专利技术公开一种高性能Bi2Te

【技术实现步骤摘要】
一种高性能Bi2Te
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0.3
‑
石墨复合热电材料的制备方法


[0001]本专利技术属于热电材料的制备
，具体涉及一种高性能Bi2Te
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0.3
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石墨复合热电材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着人类科技的不断发展，人类对能源的需求也日益增长，日益发展的科技与能源需求之间的矛盾不断加大。由于不可再生资源的枯竭和能源使用造成的环境恶化，以及目前的能源利用率也比较低，人类迫切需要一种能够回收利用废热的材料和清洁能源。
[0003]热电材料(又称温差电材料)是根据热电效应原理制作的新型材料，这种材料制作的器件能够实现热与电的直接转化，这种器件具有无转动部件、无噪音、无污染、使用寿命长、体积小等优点，在热电冰箱、废热利用等方面具有重要的应用价值。热电材料通过固体中载流子运输实现热能与电能的相互转换，一般使用热电品质因子ZT：ZT＝S2σT/κ，其中S为赛贝克系数，σ为电导率，T为绝对温度，κ为热导率。热电材料中Bi2Te3体系研究相对成熟，是目前在室温下使用最广的热电材料，已经在热电冰箱等方面投入使用。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术公开了一种高性能Bi2Te
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0.3
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石墨复合热电材料的制备方法。
[0005]本专利技术旨在于通过以N型Bi2Te
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0.3/>为研究对象，通过加入石墨，共同进行高速液相剪切与剥离，形成石墨镶嵌在Bi2Te
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晶界的显微结构，控制纳米
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微米级Bi2Te
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纳米片的晶体生长，优先或协同调控电学性能和热传导性能，最终实现Bi2Te3基热电材料的“高织构
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高结晶度
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纳米化”和性能优化，高效、低耗地制备高性能Bi2Te
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0.3
陶瓷块体。
[0006]技术方案：一种高性能Bi2Te
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0.3
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石墨复合热电材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]1)液相剪切剥离：
[0008]将由固相合成的Bi2Te
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Se
0.3
粉末和石墨粉末组成的混合物与无水乙醇加入到高速剪切机中，充分混合和粉碎，得到复合粉体分散液；
[0009]2)将复合粉体分散液脱除液体后的得到干燥粉体；
[0010]3)将干燥粉体倒入模具中，通过放电等离子烧结后，脱模得到致密陶瓷块体。
[0011]进一步的，所述步骤1)中，Bi2Te
2.7
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0.3
粉末和石墨粉末组成的混合物为10克，无水乙醇的体积为150ml
‑
250ml；
[0012]Bi2Te
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0.3
粉末和石墨粉末组成的混合物中，石墨粉末的占比为0.05mol％
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0.3mol％。
[0013]进一步的，所述步骤1)中的高速剪切机的设定转轴转速不低于30000转/分，高速剪切机运行和停转冷却交替循环运转，运行时间不低于1小时。
[0014]进一步的，所述步骤1)中，高速剪切机采用运行与暂停冷却的交替循环运转方式，或者高速剪切机在运行时充有惰性气体。
[0015]进一步的，所述步骤2)复合粉体脱除液体的方法为真空干燥、抽滤干燥或者离心干燥。
[0016]进一步的，所述步骤3)中放电等离子烧结的控制条件为：以100℃/分钟的加热速度升至烧成温度400至500℃，30至50MPa下保温5至10分钟。
[0017]进一步的，Bi2Te
2.7
Se
0.3
粉末和石墨粉末是经过150目筛的粉末。
[0018]进一步的，包括如下步骤：
[0019]1)液相剪切剥离：
[0020]将由固相合成的Bi2Te
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Se
0.3
粉末和石墨粉末组成的混合物10g与200ml的无水乙醇，置于高速剪切机中液相剪切剥离后得到复合粉体分散液；
[0021]Bi2Te
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0.3
粉末和石墨粉末是经过150目筛的粉末；Bi2Te
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粉末和石墨粉末组成的混合物中，石墨粉末的占比为0.1mol％；控制高速剪切机的转轴转速30000转/分，运行和停转冷却交替循环运转；运行时间6分钟，冷却时间10分钟为一个周期，总运行时间为1个小时；
[0022]2)将复合粉体分散液离心干燥后得到干燥粉体；
[0023]3)将干燥粉体装入石墨模具以100℃/分钟的加热速度升至烧成温度450℃、50Mpa和保压5min进行放电等离子烧结，得到致密陶瓷块体。
[0024]本专利技术还公开了一种高性能Bi2Te
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石墨复合热电材料的制备方法制备的致密陶瓷块体。
[0025]有益效果：
[0026](1)本专利技术所采用的方法具有产量高、能耗低、操作简单、设备成本低、设备体积小等优点，适合实验室及工业大规模生产。
[0027](2)剪切剥离操作，可使固相合成的Bi2Te
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0.3
粉体及石墨粉体的颗粒尺寸缩小到近纳米级，得到的粉体在较低的温度、压应力、烧结时间的条件下即可得到高取向度致密陶瓷块体，致密陶瓷块体的性能能够得到进一步的提升。
[0028](3)将石墨粉体与Bi2Te
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0.3
粉体进行复合，得到致密陶瓷块体的性能能够大幅度提升。致密陶瓷块体具有取向度高、机械性能好、热电性能好等优点。
[0029](4)剪切剥离法相对于传统的超声剥离法,其生产效率高、生产过程稳定。
附图说明
[0030]图1为剪切前后Bi2Te
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0.3
烧结后的陶瓷块体的SEM形貌对比；
[0031]图2为不同石墨比例剪切复合前后得到的陶瓷块体的Power Factor(功率因子)对比；
[0032]图3为不同石墨比例剪切复合前后烧陶瓷块体的ZT值对比。
具体实施方式
[0033]下面通过附图对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于实施例。
[0034]实施例1：
[0035]将10g手动研磨过并过150目筛的固相合成的Bi2Te
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0.3
与石墨粉体组成的混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能Bi2Te
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石墨复合热电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)液相剪切剥离：将由固相合成的Bi2Te
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Se
0.3
粉末和石墨粉末组成的混合物与无水乙醇加入到高速剪切机中，充分混合和粉碎，得到复合粉体分散液；2)将复合粉体分散液脱除液体后的得到干燥粉体；3)将干燥粉体倒入模具中，通过放电等离子烧结后，脱模得到致密陶瓷块体。2.根据权利要求1所述的一种高性能Bi2Te
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石墨复合热电材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，Bi2Te
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粉末和石墨粉末组成的混合物为10克，无水乙醇的体积为150ml
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250ml；Bi2Te
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粉末和石墨粉末组成的混合物中，石墨粉末的占比为0.05mol％
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0.3mol％。3.根据权利要求1所述的一种高性能Bi2Te
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Se
0.3
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石墨复合热电材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的高速剪切机的设定转轴转速不低于30000转/分，运行时间不低于1小时。4.根据权利要求3所述的一种高性能Bi2Te
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石墨复合热电材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，高速剪切机采用运行与暂停冷却的交替循环运转方式，或者高速剪切机在运行时充有惰性气体。5.根据权利要求1所述的一种高性能Bi2Te
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Se
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石墨复合热电材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)复合粉体脱除液体的方法为真空干燥、抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一峰，宋屹林，宋凯凯，潘林，陈长春，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：