本发明专利技术涉及一种制备热电材料的方法,特别是一种电化学制备Zn4Sb3薄膜的方法,具体是：利用化学清洗剂将ITO玻璃清洗干净，作为工作电极；将SbCl3和Zn(NO3）2·6H2O（或ZnCl2）分别溶解在有机溶剂中，并将溶解后的两溶液混合，使SbCl3：Zn(NO3）2·6H2O（或ZnCl2）的范围介于1:1-1:4；利用Pt片作为对电极，饱和氯化银电极作为参比电极，用焊接有铜导线的ITO玻璃作为工作电极，连接好设备进行电化学沉积；将沉积好的薄膜用清洗液清洗并用氮气吹干，得到Zn4Sb3薄膜。本发明专利技术简单易行，制备出的Zn4Sb3薄膜质量好，制备过程中不需要苛刻的实验条件，非常有利于推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备热电材料的方法，特别是一种电化学制备Zn4Sb3薄膜的方法。
技术介绍
热电材料是利用热电效应将热能和电能直接相互耦合、相互转换的一类极其重要的功能材料，热电效应是由电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称，具体包括=Seebeck效应、Peltier效应Thomson效应。由于热电设备具有无震动、无噪声、无泄漏、体积小、重量轻、对环境无任何污染等优点，因此热电材料已经成为人们研究的重要功能材料。目前，热电材料已经成功运用到人造卫星、太空飞船、高性能接收器和传感器等领域。近年来随着研究的不断深入使得热电材料的热电性能一直在不断提高，热电转化效率在不断提高。Zn4SbJt为一种低温热电材料，可以很好的发挥热电材料在民用领域的作用，有望让热电材料成为更好的清洁能源。并会进一步扩展到如垃圾焚烧余热、从工业精炼厂回收废热、使用电动汽车中排放出的热气给汽车充电等领域，相信在不久的将来会得到更大的关注。对于Zn4Sb3的制备已经开发了很多种方法，主要有磁控溅射法(L.T.Zhang等,Thin Solid Films443 (2003) 84)、真空溶炼法(T.J.Zhu 等,Mater.Lett.46 (I)(2000)44)热压法(S.C.Ur, Mater.Lett.58(2004)2132-2136)等。磁控溅射法可以制备出薄膜材料但对于设备要求较高；真空熔炼法制备的块体材料中微裂纹较多且耗能大；热压法制备的也是块体材料，块体材料难以达到高的热电系数。所有的这些方法的制备条件苛亥IJ，需要大量的能量消耗，而且制备的主要是块体材料。到目前为止还没有电化学方法制备Zn4Sb3薄膜的报道
技术实现思路
`本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种简单方便、成本低的电化学制备Zn4Sb3薄膜的方法，该方法制备的Zn4Sb3半导体薄膜热电材料适用于低温范围，纯度好，质量高。本专利技术通过以下技术方案实现:本专利技术提供一种电化学制备Zn4Sb3薄膜的方法，包括以下步骤:步骤A:利用化学清洗剂将ITO玻璃清洗干净，作为工作电极；步骤B:将SbCl3和Zn (NO3) 2.6H20 (或ZnCl2)分别溶解在有机溶剂中，并将溶解后的两溶液混合，使SbCl3 =Zn(NO3)2- 6H20 (或ZnCl2)的范围介于1:1-1:4 ；步骤C:利用Pt片作为对电极，饱和氯化银电极作为参比电极，用焊接有铜导线的ITO玻璃作为工作电极，连接好设备进行电化学沉积；步骤D:将沉积好的薄膜用清洗液清洗并用氮气吹干，得到Zn4Sb3薄膜。上述方案中，步骤A中所述的清洗剂为丙酮、乙醇，所用的清洗设备为超声清洗器。上述方案中，步骤B中的有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)和二甲基亚砜(DMSO)，溶解过程中用磁力搅拌器搅拌。上述方案中，步骤C中利用电沉积设备为电化学工作站，沉积电位为-1.2V到1.8V之间。上述方案中，步骤D中所述的清洗液为DMSO和乙醇，清洗顺序为先用DMSO清洗，再用乙醇清洗。本专利技术提供了一种电化学制备高质量Zn4Sb3热电薄膜的方法，制备出的Zn4Sb3薄膜纯度较高，整个制备过程中所使用的设备都是技术成熟、常用的设备，大大缩短了制备的温度及时间，制备过程中也不需要苛刻的实验条件，非常有利于推广。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清晰明了，以下结合实施例进行详述:实施例1.选取尺寸为0.5cm*2cm的ITO玻璃，利用丙酮、乙醇等清洗液在超声波清洗机超声清洗干净，然后用电阻为18.25ΜΩ.cm的去离子水清洗，清洗后用氮气吹干；利用铟作为焊接物将铜导线焊接在清洗干净的ITO玻璃上，利用铟作为焊接物是因为铟的熔点较低，容易焊接且焊接的比较牢固，将焊接好后的ITO玻璃放在一干净的容器中；称量0.5mmol的SbCl3放入5mlDMS0中并超声溶解，得到A液；称量1.5mmol的Zn (NO3) 2.6Η20放入15mlDMAC中超声溶解，得到B液；将A液和B液混合，用磁力搅拌器搅拌使溶液混合均匀，即在总溶液中SbCl3:Zn(NO3) 2.6H20=1:3, DMAC =DMSO=I:3 ；用焊接有铜导线的ITO玻璃作为工作电极，对电极为与工作电极等大的Pt片，利用三电极法在室温下进行电化学沉积，电沉积采用的工作模式为恒压(电流-时间法)法，工作电压为-1.5V,沉积时间为400s ；沉积完成后，首先用DMSO清洗薄膜，再用乙醇清洗，最后用氮气吹干，制备完成，保存在含有氮气的容器瓶中。对于制备好的Zn4Sb3薄膜进行结构和形貌分析，包括X射线衍射(XRD) Θ-2 Θ扫描、扫描电子显微镜(SEM)观 察，XRD结构分析显不薄膜的所有衍射峰均对应于六角Zn4Sb3衍射峰，SEM表面形貌分析表明薄膜表面平整、均匀，粒径在200nm左右，说明在此条件下形成了高质量的Zn4Sb3薄膜。实施例2.选取尺寸为0.5cm*2cm的ITO玻璃，利用丙酮、乙醇等清洗液在超声波清洗机超声清洗干净，然后用18.25ΜΩ.cm的去离子水清洗，清洗后用氮气吹干；利用铟作为焊接物将铜导线焊接在清洗干净的ITO玻璃上，利用铟作为焊接物是因为铟的熔点较低，容易焊接且焊接的比较牢固，将焊接好后的ITO玻璃放在一干净的容器中；称量0.75mmol的SbCl3放入5mlDMS0中并超声溶解，得到A液；称量1.25mmol的Zn (NO3) 2.6Η20放入15mlDMAC中超声溶解，得到B液；将A液和B液混合，用磁力搅拌器搅拌使溶液混合均匀，即在总溶液中SbCl3 =Zn(NO3) 2.6H20=3:5, DMAC =DMSO=I:3 ；用焊接有铜导线的ITO玻璃作为工作电极，对电极为与工作电极等大的Pt片，利用三电极法在室温下进行电化学沉积，电沉积采用的工作模式为恒压(电流-时间法)法，工作电压为-1.2V,沉积时间为600s ；沉积完成后，首先用DMSO清洗薄膜，再用乙醇清洗，最后用氮气吹干，制备完成，保存在含有氮气的容器瓶中。对于制备好的Zn4Sb3薄膜进行结构和形貌分析，包括X射线衍射(XRD) Θ-2 Θ扫描、扫描电子显微镜(SEM)观察，XRD结构分析显示薄膜的衍射峰除对应于六角Zn4Sb3衍射峰外还存在正交ZnSb的峰，SEM表面形貌分析表明薄膜表面平整但均匀度降低，粒径在300nm左右。实施例3.选取尺寸为0.5cm*2cm的ITO玻璃，利用丙酮、乙醇等清洗液在超声波清洗机超声清洗干净，然后用18.25ΜΩ.cm的去离子水清洗，清洗后用氮气吹干；利用铟作为焊接物将铜导线焊接在清洗干净的ITO玻璃上，利用铟作为焊接物是因为铟的熔点较低，容易焊接且焊接的比较牢固，将焊接好后的ITO玻璃放在一干净的容器中；称量0.5mmol的SbCl3放入5mlDMS0中并超声溶解，得到A液；称量1.5mmol的Zn (NO3) 2.6Η20放入15mlDMAC中超声溶解，得到B液；将A液和B液混合，用磁力搅拌器搅拌使溶液混合均匀，即在总溶液中SbCl3:Zn(NO3) 2.6H20=1:3, DMAC =DMSO=I:3 ；用焊接有铜导线的ITO玻璃作为工作电极，对电极为与工作电极等大的Pt片，利用三电极法在室温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学制备Zn4Sb3薄膜的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤A：利用化学清洗剂将ITO玻璃清洗干净，作为工作电极；步骤B：将SbCl3和Zn(NO3）2·6H2O（或ZnCl2）分别溶解在有机溶剂中，并将溶解后的两溶液混合,使SbCl3：Zn(NO3）2·6H2O的范围介于1:1?1:4；步骤C：利用Pt片作为对电极，饱和氯化银电极作为参比电极，用焊接有铜导线的ITO玻璃作为工作电极，连接好设备进行电化学沉积；步骤D：将沉积好的薄膜用清洗液清洗并用氮气吹干，得到Zn4Sb3薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种电化学制备Zn4Sb3薄膜的方法，其特征在于，包含以下步骤: 步骤A:利用化学清洗剂将ITO玻璃清洗干净，作为工作电极； 步骤B:将SbCl3和Zn(NO3) 2.6H20 (或ZnCl2)分别溶解在有机溶剂中，并将溶解后的两溶液混合，使SbCl3:Zn (NO3) 2.6H20的范围介于1:1-1:4; 步骤C:利用Pt片作为对电极，饱和氯化银电极作为参比电极，用焊接有铜导线的ITO玻璃作为工作电极，连接好设备进行电化学沉积； 步骤D:将沉积好的薄膜用清洗液清洗并用氮气吹干，得到Zn4Sb3薄膜。2.根据权利要求1所述的电化学制备Zn...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟绵增，吴宗泽，孟秀清，李庆跃，李凯，李京波，
申请(专利权)人：黄山市东晶光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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