本发明专利技术公开一种Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料及制备方法，属于新能源材料技术领域。该方法分为球磨混料、固相烧结、球磨细化和放电等离子烧结。将Bi2O3(纯度为99.9％)，SrO(纯度为99.99％)，Cu(纯度为99.99％)，Se(纯度为99.99％)和Bi(纯度为99.99％)按照化学计量比混合后，通过球磨混合均匀后进行冷压，固相反应，球磨粉碎，再放电等离子烧结制备Bi1-xSrxCuSeO(x＝0～0.125)氧化物块体。该材料与其它氧化物热电材料相比具有高电导率、高温差电动势、低热导率等优点，该制备方法具有工艺简便，合成和成型的时间短等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源材料
,特别是涉及ー种Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料及制备方法，涉及到球磨、固相反应和放电等离子烧结エ艺。
技术介绍
热电材料是ー种能够将电能和热能相互直接转换的能源材料。热电材料的显著优点是无噪音、无污染、无运动部件的 一种环境友好的緑色能源材料。衡量热电材料的ー个重要性能指标就是热电优值。热电包括热电制冷和温差发电两个现象，发电功率和制冷效率与热电优值成正比关系。对某ー材料，其热电性能优值由下式给出ζτ= α2σΤ/Κ，其中α是材料的温差电动势率(赛贝克系数)，σ是材料的电导率，K是热导率，T是绝对温度G. J. Snyder, and E. S. Toberer, Nature Mater. 7,105 (2008)。目前大多数热电材料的无量纲热电优值在“ I”左右，热电转换效率在10%左右，约为柴油发电机发电效率的1/3，如果热电优值能达到“3”左右，热电发电就会代替柴油发电占领市场。但目前应用的性能好的热电材料都含有重金属元素，且价格昂贵。如纳米结构的Bi-Sb-Te合金B. Poudel，et al. Science 320,634 (2008)，填充方古矿A. Harnwunggmoung, et al. Appl. Phys.Lett. 96,202107(2010) ], AgPb18+xSbTe2。体系K. F. Hsu，et al. Science 303,818(2004)],(AgSbTe2) H(GeTe) x 合金B. A. Cook，et al. J. Appl. Phys. 101，053715 (2007)，In4Se3 合 J- Rhyee, et al. Nature (London) 459,965 (2009)等。与这些材料相比，氧化物热电材料具有高温稳定性，价格便宜等优点备受关注，然而氧化物热电材料普遍存在导电性不好，热导率高，致使无量纲热电优值普遍不高，如Zna96Alatl2Gaatl2O氧化物在1247K温度下的ZT值为 0. 65 [D. Berardan, et al. Solid State Comm. 146,97 (2008) ], Inh8Getl.203 氧化物在1273K 温度下的 ZT 值为 0. 45 [M. Ohtaki，et al. J. Electron. Mater. 38，1234 (2009)，然而这些氧化物在应用上无法和传统的合金相比拟。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料及制备方法，本专利技术以Bi203、Sr0、Cu、Se和Bi粉末作为初始原料，通过混合均匀后进行冷压，采用固态反应，球磨和放电等离子烧结制备Sr掺杂BiCuSeO氧化物热电材料。具体エ艺流程如下(I)、采用Bi203、SrO、Cu、Se和Bi粉末作为初始原料，按Bi2O3 SrO Cu Se Bi = (l/3-χ) x I I [1-2* (l/3-χ)]原子比配料。其中 X = 0. 025 0. 125，优选的，x = 0. 023 0. 075。(2)、将原料放入球磨罐进行均勻混合,球磨转速为100 500rpm,时间为15min 96h。优选的，球磨时间为I 50h。(3)、将混合均匀的粉末，进行冷压，压カ为100 250MPa，压制成圆片。(4)、将冷压成型后的圆片，放在石英管中进行烧结，烧结温度为300 700°C，保温时间为48 240小时，升温速度为40 180°C每小时，得到直径为10 20mm，高度为4 6mm 的 Bi1^xSrxCuSeO(x = O. 025 O. 125)块体材料。(5)、再将Bi1ISrxCuSeCKx = O. 025 O. 125)块体材料球磨成粉末，球磨转速为100 500rpm,时间为15min 96h。优选的，球磨时间为I 50h(6)、将(5)所得粉末装入石墨模具，放进放电等离子烧结炉中烧结，烧结环境为真空，真空度为4 7Pa。在一定的温度、压力、保温时间下进行烧结，得到Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料；烧结温度为200 500°C，保温时间为2 8min，烧结压カ为20 60MPa，升温速度为 40°C 180°C /min。本专利技术的优点在于(I)本专利技术提供的热电材料与其他氧化物热电材料相比，电导率较高，温差电动势大、热导率低、无量纲热电优值高；(2)本专利技术提供的热电材料制备方法エ艺简便，合成和成型的时间短。附图说明图I 为 BiCuSeO 和 Bia 925Sratl75CuSeO 粉末 X 射线衍射图；图2为BiCuSeO和Bia 925Sratl75CuSeO块体材料的电导率随温度的变化关系；图3为BiCuSeO和Bia 925Sratl75CuSeO块体材料的温差电动势随温度的变化关系；图4为BiCuSeO和Bia 925Sratl75CuSeO块体材料的热导率随温度的变化关系；图5为BiCuSeO和Bia 925Sratl75CuSeO块体材料的无量纲热电优值随温度的变化关系O具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术提供的Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料及其制备方法进行详细说明。本专利技术提供ー种Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料及其制备方法，所述的Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料的化学式为BihSrxCuSeO, x = O. 025 O. 125，优选的，x =O. 025 O. 075。所述的热电材料的电导率变化范围是470 4800051^1,温差电动势变化范围是+100 +375 μ VK—1，热导率变化范围是O. 45 I. OSWi^K—1，最大无量纲热电优值在873K 为 O. 76。上述的Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料通过如下方法制备得到(I)原料准备采用Bi203 (纯度为99.9% )，SrO (纯度为99. 99 % )，Cu (纯度为99. 99 % )，Se (纯度为99. 99 % )和Bi (纯度为99. 99)粉末作为初始原料，按Bi2O3 SrO Cu Se Bi = (l/3-χ) x I I [1-2* (l/3-χ)]原子比配料，x =O. 025 O. 125。(2)混合原料。将上述原料一起放入球磨机中在100 500rpm转速下球磨15min 96h。(3)将混合均匀的粉末，装入直径为10 20mm的钢制模具中在100 250MPa压力下压制成圆片。(4)将冷压成型后的圆片，放在石英管中在300 700°C温度下烧结48 240小时，升温速度为40 180°C每小时，得到直径为10 20mm，高度为4 6mm的Sr掺杂氧化物BiCuSeO块体材料。优选的，取烧结温度为200-500°C，烧结时间为2_8分钟。(5)然后再将BihSrxCuSeO (X = O. 025 O. 125)块体材料球磨成粉末，球磨转速为 100 500rpm,时间为 15min 96h。(6)最后将所得粉末装入石墨模具，放进放电等离子烧结炉中烧结，烧结环境为真空，真空度为4 7Pa。在一定的 温度、压力、保温时间下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料,其特征在于所述的热电材料的化学式为Bi1^xSrxCuSeO, x = O. 025 O. 125。2.根据权利要求I所述的ー种Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料,其特征在于所述的热电材料的化学式为Bi1^xSrxCuSeO, x = O. 025 O. 075。3.根据权利要求I所述的ー种Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料，其特征在于所述的热电材料的电导率变化范围是470 480005111'温差电动势变化范围是+100 +375 μ VK—1，热导率变化范围是O. 45 I. OSWi^K—1，最大无量纲热电优值在873K为O. 76。4.一种权利要求I所述的Sr掺杂氧化物BiCuSeO热电材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤 第一歩，采用Bi203、Sr0、Cu、Se和Bi粉末作为初始原料，按Bi2O3 SrO Cu Se Bi=(l/3-x) X I I [l-2*(l/3-x)]原子比配料，X = O. 025 O. 125 ; 第二步，将原料放入球磨罐进行均勻混合，球磨转速为100 500rpm,时间为15min .96h...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴延玲，宫声凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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