[发明专利]CoSb3热电纳米粉体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电材料，尤其是涉及一种CoSb₃热电纳米粉体材料的制备方法。

背景技术

热电材料是一种能够将热能和电能直接相互转换的功能材料。用热电材料做成的器件具有体积小、重量轻、无传动部件、精确可靠等优点，在温差发电和热电制冷方面具有广阔的应用前景。热电转换作为一种新型、环境友好的节能转换技术为缓解能源危机和解决环境污染提供了一条重要途径。

CoSb₃方钴矿热电材料是一种新型的热电材料，理论和实践证明，降低CoSb₃热电材料的维数可以有效提高材料的热电性能，在热电发电领域有着广阔的应用前景。该材料本身具有良好的电导率和塞贝克系数，但是热导率比较高，当材料低维化后，材料的热导率会大大降低，有望大幅度提高材料的热电优值。采用不同的制备方法可获得不同的微结构，从而可望调控材料的热电性能。

中国专利CN1594623A公开一种以钴粉和锑粉为原料制备了CoSb₃纳米粉体的固相反应法、中国专利CN101327518A报道了制备CoSb₃热电纳米粉体的化学合金法（Chemical alloying）。上述制备方法得到的CoSb₃材料的微结构和性能不同，各有其优缺点，但是均难以获得颗粒尺寸粒径细小、均匀、纯度高的CoSb₃化合物纳米粉体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺重复性好，制备的CoSb₃纳米颗粒尺寸粒径细小、均匀、纯度高的CoSb₃热电纳米粉体材料的制备方法。

本发明包括如下步骤：

1）用溶剂配制氯化钴和氯化锑混合溶液A；

2）在混合溶液A中加入NaOH，得溶液B，待溶液B冷却后，在溶液B中加入还原剂NaBH₄，使溶液B中的钴离子和锑离子完全被还原，再移入反应釜中，密封后放入干燥箱中反应，得黑色沉淀物；

3）将步骤2）反应得到的黑色沉淀物依次在去离子水和乙醇中离心后干燥，即得CoSb₃热电纳米粉体材料。

在步骤1）中，所述配制氯化钴和氯化锑混合溶液A的溶剂可采用去离子水等，所述氯化钴和氯化锑的摩尔比可为1∶3；所述混合溶液A中氯化钴的浓度可为0.05～0.1mol/L，氯化锑的浓度可为0.15～0.3mol/L。

在步骤2）中，所述NaOH的加入量与混合溶液A的配比可为1.2g∶（20～25）mL，其中，NaOH以质量计算，混合溶液A以体积计算；所述反应的温度可为220～280℃，反应的时间可为8～24h。

在步骤3）中，所述离心的次数可为3次，离心的时间可为5min，离心的转速可为5000rpm；所述干燥的条件可在80℃下干燥5h；所得到CoSb₃热电纳米粉体材料的粒径约为50nm。

本发明获得的CoSb₃热电化合物纳米粉体可用于制备CoSb₃块体材料。

本发明首先以一定比例配制含钴和锑的前驱体溶液，密封转入反应釜中，通过对反应温度和保温时间的调节，最终离心干燥得到CoSb₃热电化合物纳米粉末。

本发明的有益效果是：采用水热法，该方法的原料采用钴和锑的氯化物较固体反应法或熔融法所用的金属单质廉价易得；合成温度为220～280℃，保温时间为8～24h，与固相反应法和熔融法的高温、反应时间长、需要热处理比较而言，该方法工艺简单易控、反应时间短、安全无污染、重复性好；制备的CoSb₃纳米粉体的粒径细小、均匀、纯度高。

附图说明

图1是本发明实施例1的XRD图谱。在图1中，横坐标为衍射角（°），纵坐标为强度。

图2是本发明实施例1的SEM形貌图。在图2中，标尺为200nm。

图3是本发明实施例2的XRD图谱。在图3中，横坐标为衍射角（°），纵坐标为强度。

图4是本发明实施例2的SEM形貌图。在图4中，标尺为200nm。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种CoSb₃热电化合物纳米粉体的制备方法，它包括如下步骤：