[发明专利]新型P 基化合物Ag6Ge10P12高热电性能材料的制备方法

说明书

本发明属于由金属粉末制造工件或制品技术领域，公开了一种新型P基化合物Ag₆Ge₁₀P₁₂高热电性能材料的制备方法，掺杂多晶Ag₆Ge₁₀P₁₂具有十分优越的热电性能，掺杂大约3％的Ga可以将整体性能提高2‑3倍，并且材料生长所需时间与其他传统的多晶热电材料相当(大约一周)。与很多磷基热电材料相比，最高PF(决定材料的电学性能)最高的zT(决定热电性能)或者平均zT(决定转化效率)是目前最好的。本发明成功制备出Ag₆Ge₁₀P₁₂多晶块体材料；解决了生长过程中磷元素产生过大蒸汽压，蒸汽压过大会导致石英管爆炸的问题；Ga元素的有效掺杂方法使得材料热电性能得到提升。

技术领域

本发明属于由金属粉末制造工件或制品技术领域，尤其涉及一种新型P基化合物Ag₆Ge₁₀P₁₂高热电性能材料的制备方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：回收废弃热能，缓解能源危机；可以将热能直接转化为电能，可以制冷，并且无噪音，无振动，无污染；是新能源技术的一种。现有绝大部分热电材料是由阴阳离子组成的二元或者三元半导体化合物。通过统计研究发现，组成热电材料的阴离子绝大部分是地壳中非常稀有的重元素，例如：Te，Se或者Sb等。这些重元素是实现相关化合物较低热导率的关键，因为热导率会随着组成元素原子量的增加而减小。但是在热电研究领域中，研究者常常忽略阴离子为P的化合物，尽管P在地壳中含量通常高于Te，Se，Sb等稀有元素含的的三个数量。P基化合物长期以来被热电领域所忽视的主要原因是由于P基热电材料热导率高或功率因子低造成的，导致最终的热电性能过低。截止目前调研文献显示，已报道的P基热电材料的最高热电优值仅达到0.4@1000K。_

综上所述，现有技术存在的问题是：

1.P元素在高温合成过程中极易挥发，导致化合物不纯及由于P蒸气压很大造成石英管壁容易爆炸；

2.由于现有P基热电材料热导率高或功率因子低造成的，导致最终的热电性能过低。

解决上述技术问题的难度和意义：

1.在实验中，根据P沸点及化合物成相温度来精确控制好升温速率是关键，同时P易挥发造成石英管容易爆炸，所以P基化合物在合成制备上及化合物纯度上具有很大难度。目前热电领域对于P基化合物研究非常少，而Ag₆Ge₁₀P₁₂化合物还未被研究其热电性能，所以在制备工艺上可供参考的方法非常有限，此说明采取的合成方法将对新型Ag₆Ge₁₀P₁₂化合物合成提供指导性意见，并可以为其他P基材料的合成提供方法。