一种本征低热导率N型Pb-Bi-S基热电材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种本征低热导率N型Pb‑Bi‑S基热电材料及其制备方法，所述块体材料为N型Pb<subgt;3</subgt;Bi<subgt;2</subgt;S<subgt;6</subgt;块体材料，Pb、Bi和S的摩尔比例为3：2：6+x；其中，0.0≤x≤0.03。本发明专利技术提供的制备方法通过S元素补偿减少空位，降低Pb<subgt;3</subgt;Bi<subgt;2</subgt;S<subgt;6</subgt;的载流子浓度，提高载流子迁移率进而提升材料的电传输性能。本发明专利技术通过使用高温熔融法获得铸锭，将铸锭研磨成均匀粉末后进行热压烧结，制备了N型Pb<subgt;3</subgt;Bi<subgt;2</subgt;S<subgt;6</subgt;块体热电材料，在合成过程采用多段温区控制、优化保温时间和控制烧结工艺等获得了较高质量的多晶块体材料，展现出较低的晶格热导率。在室温至中温区范围内热电性能有所提高，在储量丰富、价格低廉、且机械加工性较好的本征低晶格热导率N型Pb<subgt;3</subgt;Bi<subgt;2</subgt;S<subgt;6</subgt;块体材料中有望实现较高的热电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热电材料，尤其涉及一种本征低热导率n型pb-bi-s基热电材料及其制备方法。

技术介绍

1、受限于能源问题的困扰，传统化石能源的很大一部分以废热的形式被浪费，导致日益严重的能源和环境危机。为了缓解这些危机，热电材料因其能够在不污染排放的情况下实现热和电之间的能量转换而受到广泛关注。热电转换效率由材料中的无量纲品质因子(zt)决定，材料的zt值和/或平均zt值越大，转换效率越高。材料的zt值与材料本身的属性有关，可以表示为zt＝(s2σt)/(κele+κlat)，其中s、σ、t、κele和κlat分别表示塞贝克系数、电导率、工作温度、电子热导率和晶格热导率。显然，优异的热电材料需要高的电输运特性和低的热导率，但电输运和热输运特性的耦合使其难以实现高的zt值。

2、本征低热导率材料的发现能够很好的解决这一问题，只需要重点关注对其电输运性能的提升。结合以上内容可以看出，开发新的本征低热导率材料，探索其电输运性能优化策略是获得高性能热电材料的有效途径。从材料研究的总体趋势来看，还需要同时兼顾材料的储量丰度和生产成本。例如，te元素的丰度本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种本征低热导率N型Pb-Bi-S基块体材料，其特征在于，所述N型块体材料的化学式为Pb3Bi2S6+x，其中，0.0≤x≤0.03，该材料晶体结构的空间群为Cmcm。

2.一种N型Pb-Bi-S基块体材料作为热电材料的应用。

3.根据权利要求1所述的N型Pb-Bi-S基块体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，Pb、Bi和S的摩尔比为3:2:6.0～6.03。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，混合原料的熔融合成过程为：p>

6.根据权...

【技术特征摘要】

1.一种本征低热导率n型pb-bi-s基块体材料，其特征在于，所述n型块体材料的化学式为pb3bi2s6+x，其中，0.0≤x≤0.03，该材料晶体结构的空间群为cmcm。

2.一种n型pb-bi-s基块体材料作为热电材料的应用。

3.根据权利要求1所述的n型pb-bi-s基块体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，pb、bi和s的摩尔比为3:2:6.0～6.03。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，混...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东洋，赵珂，朱佳琪，程少博，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：