[发明专利]一种立方相Cu3SbS3基热电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种Cu₃SbS₃基热电材料，其特征在于它为立方相，化学组成为Cu₃Sb_1-xFe_xS₃，其中x为0.05～0.20。

2.根据权利要求1所述的Cu₃SbS₃基热电材料，其特征在于它的密度大于等于4.85g/cm³，热电性能指数ZT在550-620K温区最大值不低于0.6。

3.根据权利要求1所述的Cu₃SbS₃基热电材料，其特征在于所述Cu₃SbS₃基热电材料化学组成为Cu₃Sb_0.90Fe_0.10S₃时，密度为4.90g/cm³，热电性能指数ZT在550-620K温区最大达0.7。

4.一种立方相Cu₃SbS₃基热电材料的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：

1)配料：按照化学组成Cu₃Sb_1-xFe_xS₃中各元素的化学计量比称取铜、锑、铁、硫作为反应原料，即铜、锑、硫、铁的物质的量之比为3：(1-x)：x：3，或在此化学计量比附近轻微波动，波动幅度小于2％，其中x为0.05～0.20；

2)将步骤1)所述反应原料在惰性气体保护气氛下进行高能球磨后，进行放电等离子烧结或热压烧结，即得高密度高性能的立方相Cu₃SbS₃基热电材料块体。

5.根据权利要求4所述的一种立方相Cu₃SbS₃基热电材料的制备方法，其特征在于所述的放电等离子烧结的条件为：真空或惰性气氛下，烧结压力不小于30MPa，烧结温度为400～500℃，烧结时间为1～30min。

6.根据权利要求4所述的一种立方相Cu₃SbS₃基热电材料的制备方法，其特征在于所述的热压烧结的条件为：真空或惰性气氛下，烧结压力不小于30MPa，烧结温度为420～500℃，烧结时间为10～30min。

7.根据权利要求4所述的一种立方相Cu₃SbS₃基热电材料的制备方法，其特征在于步骤1)所述铜、锑、硫、铁的物质的量之比为3：(1-x)：x：3，其中x为0.05～0.20。

8.根据权利要求4所述的一种立方相Cu₃SbS₃基热电材料的制备方法，其特征在于步骤1)所述的铜、锑、硫、铁纯度优于99％，均为单质粉末。

9.根据权利要求4所述的一种立方相Cu₃SbS₃基热电材料的制备方法，其特征在于步骤2)所述的高能球磨转速不低于350rpm，时间为15～30h，球料比为10～30。