[发明专利]一种Cu1.8

说明书

本发明公开了一种Cu_1.8S基多晶块体热电材料及其制备方法，所述的热电材料是由包括Cu_1.8S和掺杂剂X₂Y₃的原料制备而成，所述的Cu_1.8S与掺杂剂X₂Y₃的摩尔比为1：0.005~0.07。本发明制备出的热电材料，一方面In掺杂，引入电子，优化载流子浓度，并且引入点缺陷将显著增强短波长声子的散射从而降低高温热导率；另一方面，多余的In₂S₃形成了一种特殊的纳米结构，即多余的In₂S₃附着在气孔边缘，这种结构能够大幅降低材料的热导率，优化Cu_1.8S材料的热电性能。本发明所涉及到的Cu_1.8S基多晶块体热电材料的制备具有所需原料成本低，设备简单，易操作，效果显著的优点。

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，涉及机械合金化和放电等离子烧结技术，特别涉及一种Cu_1.8S基多晶块体热电材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展以及科学领域的不断拓宽，环境污染和能源危机，这一阻碍人类文明进步的难题促进了新能源材料及相关领域的快速发展。新能源材料能够对一次能源难以被完全利用的多余能量进行二次利用，其中热电、光伏热电材料就能够有效地将废热转化为电能，在对能源的开发和利用过程中日益受到科学家们的重视。热电材料是一种能够直接实现热能和电能相互转换的功能材料，其利用Seebeck效应(当两个异种导体两端相接组成一个闭合回路，如果两个结点处于不同的温度，闭合回路中会产生电流)可实现温差发电，而利用Peltier效应（当两个异种导体连通以后，通入电流，在两个结点处会出现一端发热，一端吸热的现象）能够对器件进行控温或者制冷。热电器件由于其无污染、体积小、寿命长、工作稳定的特点而备受关注，如果将其应用于工业废热回收、汽车尾气废热发电等，可以有效地提高能源的利用率，也是解决上述难题的有效手段之一。热电性能以无量纲热电优值ZT来表征，ZT=α²σT/κ，α是Seebeck系数，σ是电导率，T是绝对温度，κ是热导率；α²σ称为功率因子，用来表征热电材料的电传输性能。直观地分析，有商业应用价值的热电材料需要大的Seebeck系数来保证电压输出，高的电导率来降低焦耳热的耗散，并且需要低的热导率来维持材料两端的温度差。

现如今性能良好的热电材料有Bi₂Te₃，PbTe，PbS，Si-Ge合金等，但由于这一系列材料中含有稀贵金属元素或是有毒元素，因而阻碍了当前绿色高性能热电材料的发展。因此寻找并研究无毒无害，廉价丰富的元素所构成的化合物作为合适的热电材料也是一项重要的基础工作。