【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无机晶态材料制备及其作为热电材料的应用，属于无机材料领域。
技术介绍
1、热电转换技术可以通过热电材料的seebeck效应或peltier效应，实现电能与热能的直接转换，对于能量的高效转换与利用具有非常重要的价值。高性能的热电材料是实现高效热电转换的核心，其性能可以通过无量纲参数 zt值衡量。具体定义为 zt = s2 st/ k，其中 s为seebeck系数， s为电导率， t为温度， k为热导率。 s2 s反映材料的电学性质，合称为功率因子（power factor， pf）， k主要由电子热导率 k e和晶格热导率 kl贡献。为实现更高的 zt值，需要在保证低热导率的情况下，提高材料的功率因子。自二十世纪中期以来，相继有碲化铋、碲化铅、方钴矿材料、锑化镁等材料被用于热电转化，但这些材料还面临着制备条件要求高、原料毒性大等种种问题。探索和开发新型的高效热电材料，仍是热电领域的核心任务，且具有重大的科学意义和实用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种新型硫属化合物及其制备方法和热电应用。
2、第一方面，本专利技术提供一种新型硫属化合物，化学式为 m3bi4 q9，其中 m为金属元素pd或pt中的任意一种或者两种的组合， q为硫属元素s、se、te中任一种或两种及以上的组合。
3、所述新化合物属于三方晶系， r-3空间群，具有三维扩展的晶体结构，其中 m为平面四方配位，六个 mq4通过共顶点连接形成[ m6 q12]12-团簇，团簇通过bi- q配位多面体相互连接。
4、 所述新化合物中，可以对 m位元素、bi和 q位元素,分别或同时用异价态元素进行掺杂，掺杂元素的浓度在0 at% ~ 20 at%之间。
5、第二方面，本专利技术提供上述新型硫属化合物制备方法，包括：将含有pd元素、pt元素、bi元素、s元素、se元素、te元素和掺杂元素的原料置于真空条件下，于600～800℃保温超过24小时后降温冷却。
6、所述原料中pd/pt元素、bi元素、s/se/te元素的摩尔比为(2.4~3):(3.2~4):(7.2~9)。其中s、se、te元素可以与金属元素来自同一原料化合物，例如原料包含bi2s3、bi2se3、bi2te3、pts、pds等。pd或pt元素可以来自单质原料，或其卤化物如pdcl2、ptcl2等。 m位掺杂元素可以为cu+、ag+等元素，bi位掺杂元素可以为pb2+、sn2+、sn4+等元素， q位掺杂元素可以为cl-、br-、i-等元素。
7、所述高温反应可以包括10小时内从室温加热到600~800℃。
8、 所述高温反应可以包括升温至600 ~ 800℃后保温48~72小时，然后在48~72小时内降温至500℃，之后自然冷却至室温。
9、在以上制备过程中，可向反应原料中加入助熔剂，助熔剂种类包括但不限于碱金属卤化物如kcl、ki、rbcl、csi等，以促进晶体生长。
10、第三方面，本专利技术提供一种上述硫属化合物的用途，其特征在于，可用于热电转换。
11、 本专利技术提供了一种新型硫属化合物及其制备方法与用途，化学通式为 m3bi4 q9，其中 m选自金属pd和pt， q选自硫属元素s、se和te。该系列材料属于三方晶系， r-3空间群，具有三维扩展结构，为一类新型热电材料。其中元素 m、bi、 q的价态分别为+2、+3、-2，各元素可被其他异价元素部分取代，实现一定浓度的掺杂，掺杂元素的浓度在0 at% ~ 20 at%之间。 m为平面四方配位，六个 mq4通过共顶点连接形成[ m6 q12]12-团簇，团簇间通过bi- q配位多面体相互连接，形成三维扩展的晶体结构。[ m6 q12]12-团簇稳定的几何构型及强 m- q键使其成为热振动较小的“硬团簇”，而较长的bi- q键及较小的键能使bi- q配位多面体构成较软的亚晶格，这种“软中带硬”的独特晶体结构带来了强的晶格非谐性，极大压缩了材料的晶格热导率，在保证通畅电输运特性的基础上，兼具了较低的热导率，从而实现了优异的热电性能。其中化合物pt3bi4s6se3在773 k下晶格热导率仅为0.39 w/(m k)，在未进行重载流子掺杂的情况下， zt值最高可达0.56。与同类型材料相比，此材料具有较为优良的热电性能。通过对本材料进行适当的载流子掺杂，能够实现优异的热电性能，有望用于废热回收、热电制冷、温差发电等热电转换相关领域。
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1.一种新型硫属化合物，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的新型硫属化合物，其特征在于：可以对M位元素、Bi和Q位元素,分别或同时用异价态元素进行掺杂，掺杂元素的浓度在0 at% ~ 20 at%之间。
3.一种权利要求1和2所述的硫属化合物的制备方法，其特征在于：将含有Pd元素、Pt元素、Bi元素、S元素、Se元素、Te元素和掺杂元素的原料置于真空条件下，于600～800℃保温超过24小时后降温冷却。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.一种权利要求3和4所述的硫属化合物的制备方法，其特征在于，可向反应原料中加入助熔剂，助熔剂种类包括但不限于碱金属卤化物如KCl、KI、CsI等。
6.一种权利要求1和2所述的硫属化合物的用途，其特征在于，可用于热电转换领域。
【技术特征摘要】
1.一种新型硫属化合物，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的新型硫属化合物，其特征在于：可以对m位元素、bi和q位元素,分别或同时用异价态元素进行掺杂，掺杂元素的浓度在0 at% ~ 20 at%之间。
3.一种权利要求1和2所述的硫属化合物的制备方法，其特征在于：将含有pd元素、pt元素、bi元素、s元素、se元素、te元素和掺杂元素的原料置于真空条...
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