[发明专利]一种填充方钴矿基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：

如下式(I)所示的填充方钴矿基体；

I_yCo₄Sb₁₂            (I)，

其中，

I至少为Yb、Eu、Ce、La、Nd、Ba和Sr中的一种，

0.05≤y＜1，以及

分布在所述填充方钴矿基体内的GaSb颗粒，其中，所述复合材料中含有0.05-5mol％的GaSb颗粒。

2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述0.1≤y≤0.5。

3.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述GaSb颗粒为纳米GaSb颗粒。

4.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述GaSb颗粒为平均颗粒尺寸在2nm-50nm之间的纳米GaSb颗粒。

5.如权利要求1或2所述的材料，其特征在于，所述GaSb颗粒为平均颗粒尺寸在5nm-30nm之间的纳米GaSb颗粒。

6.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述GaSb颗粒以晶内型的形式分布在填充方钴矿基体的晶粒内，或以晶间型的形式分布在填充方钴矿基体的晶界上，或以晶内型和晶间型的形式同时分布在填充方钴矿基体晶粒内和基体晶界上。

7.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述I为Yb。

8.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述I为Ce、Ba或其组合。

9.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述复合材料中含有0.1-2.0mol％的GaSb颗粒。

10.如权利要求1的材料，其特征在于，所述复合材料中含有1.0-2.0mol％的GaSb颗粒。

11.一种制备如权利要求1所述的复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

获得I、Co、Sb和Ga的熔融混合物，其中I至少为Yb、Eu、Ce、La、Nd、Ba和Sr中的一种，

所述熔融混合物进行淬冷，形成固态基体材料(solid bulk material)；

所述固态基体材料进行退火；得到退火的固态基体材料；

所述退火的固态基体材料制成粉末；

所述粉末烧结(consolidating)形成所述复合材料。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述熔融混合物在熔融温度1000-1200℃下进行熔融混合。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，淬冷时采用选自空气、水、盐水、油或液氮的淬冷介质。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，淬冷时采用旋甩(Melt spinning)法，其中冷却速率在50℃-10⁶℃/秒之间。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，退火时采用400-850℃的退火温度。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述退火的固态基体材料进行研磨，从而制成粉末。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，采用加压烧结法使得所述粉末烧结，形成所述复合材料。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，采用热压烧结法或放电等离子烧结法使得所述粉末烧结，形成所述复合材料。

19.一种提高热电材料的ZT值的方法，所述热电材料含有如下式(I)所示的填充方钴矿基体；

I_yCo₄Sb₁₂            (I)，

其中，

I至少为Yb、Eu、Ce、La、Nd、Ba和Sr中的一种，

0.05≤y＜1，

其中，所述方法包括如下步骤：

在所述填充方钴矿基体内形成GaSb颗粒，得到GaSb颗粒的含量为0.05-5mol％的填充方钴矿基体与GaSb颗粒的复合材料。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，0.1≤y≤0.5。