[发明专利]一种采用碲化铋掺杂碳气凝胶制备热电材料的新方法

权利要求书

1.一种采用碲化铋掺杂碳气凝胶制备热电材料的新方法，其特征在于，材料的密度为0.1~0.15 g/cm³，比表面积为300~2000 m²/g，电导率为100~1000 S/m，热导率为0.01~0.2 W/mk，seebeck系数为5~100 μV/k，热电优值为1×10^-4~5×10^-2。

2.权利要求1所述Bi₂Te₃/碳杂化气凝胶热电材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下工艺步骤：

    （1）将碳纳米管加入水中，超声分散后得到均匀的碳纳米粒子分散液；

    （2）将间苯二酚，甲醛，Na₂CO₃溶于水中，得到的溶液与碳纳米粒子分散液混合，充分搅拌后超声；

    （3）将盛装溶液的模具密封，交联老化1~10天得到气凝胶，打开模具取出水凝胶，干燥后焙烧炭化，即得碳气凝胶；

    （4）将BiCl₃，Te粉，水合肼溶于水中，再将碳气凝胶放入混合溶液中，抽真空后放入120~150℃烘箱，反应8~15小时；

    （5）将产物经水和乙醇充分洗涤后，于30~80 ℃干燥3~48小时，得到Bi₂Te₃掺杂的碳气凝胶。

3.如权利要求1所述的Bi₂Te₃/碳杂化气凝胶热电材料的制备方法，其特征在于，水凝胶的干燥方式为冷冻干燥或超临界二氧化碳。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷冻为定向冷冻或者非定向冷冻，冷冻温度为-15℃~液氮温度，干燥温度为0~30℃，干燥真空度为1~20Pa，干燥时间为5~48小时。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述碳纳米管分散液的浓度为5~100mg/mL。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

    所述超声分散的超声功率为40~200W，超声温度为5~60℃。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

    所述间苯二酚与甲醛的摩尔比为1:1~1:5，间苯二酚与Na₂CO₃的摩尔比为150:1~250:1。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

    所述真空焙烧炭化化时的升温速率为1.5~3℃/min，真空度为0.5~20Pa。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

    所述Bi₂Te₃掺杂的碳气凝胶干燥温度为30~80℃，时间为3~8小时。

10.一种Bi₂Te₃掺杂的碳气凝胶热电材料，其特征在于，

所述的Bi₂Te₃掺杂的碳气凝胶是一种有机-无机复合三维结构的热电材料。