[发明专利]一种高热电性能银硒三元化合物多晶块体材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高热电性能银硒三元化合物多晶块体材料的制备方法，利用水热反应法合成Ag_xMSe_y(M选自Sn、Cr、Bi、Ga和Al中的任一种)黑色纳米粉体，进一步在气氛管式炉中进行热处理，再通过石英管真空封管后高温下掺杂卤素原子，优化其热电性能，再经过热压烧结工艺来制得具有高热电性能的Ag_xMSe_y多晶块体材料，本方法合成工艺简单，所用原材料资源丰富，产物纯度较高，样品中高温性能稳定，是具有高热电性能的温差发电材料。

技术领域：

本发明涉及热电材料科学技术领域，具体涉及一种高热电性能银硒三元化合物多晶块体材料的制备方法。

背景技术：

当今世界，全球对替代清洁能源的需求极大地推动了热电(TE)材料研究的迅速发展，它可以通过应用热梯度直接发电以实现废热收集。银硒三元化合物晶体材料是一类公认的优良热电(TE)材料，这类化合物独特的成键特点导致其具有丰富的结构，较弱的化学键导致其具有较低的声速，根据其结构、组成的不同，可以是绝缘体、半导体、电子导体甚至是超导体，在光、电、磁等多方面具有重要的用途。TE器件的转换效率受材料的卡诺效率和无量纲性能ZT＝[S²σT/(k_e+k_l)]的限制，其中S是塞贝克系数，σ是电导率，k_e是是电子热导率，k_l晶格热导率，T是绝对温度。高ZT值需要高塞贝克系数，高导电率和低导热率的组合。但是，所有这些参数都是相互依赖，相互影响的，因此很难同步得到提升。目前的研究趋势是寻找具有较低本征热导率的热电材料，然后在此基础上优化功率因子，达到获取较高热电性能的目的。这一类银硒三元化合物在高温下，其热导率低于玻璃极限，热容C_V低于3Nk_B，其中N是阿伏加德罗数，k_B是玻尔兹曼常数，其体现出良好的塞贝克系数(n型)和电导率，因此是一类有前途的中温热电材料。目前为止，国内外制备银硒三元化合物的典型方法主要包括以下三种助熔剂法、固相合成法、溶剂热法。

发明内容：

本发明的目的是为了提供一种高热电性能的银硒三元化合物多晶块体材料的制备方法，采用水热反应生长晶体的合成方法，反应原料渐进性地反应合成目标产物，通过改变反应温度和反应时间深入地对其在尺寸、形貌、组成及物相结构上实现有效调控，然后通过对前驱物进行进一步的热处理，引入异质原子，替换Se，调控缺陷，提高载流子浓度，从而提高电导率，进一步优化热电优值ZT，再经过热压烧结工艺增强其机械性能，从而制得致密度高、机械强度好、低热导率的银硒三元化合物多晶块体材料，且合成温度低，在制备过程中没有采用表面活性剂和有机助剂，节能环保，成本低。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种高热电性能化学式为Ag_xMSe_y的银硒三元化合物多晶块体材料的制备方法，其特征在于，M选自Sn、Cr、Bi、Ga和Al中的任一种，x，y为正整数；M为Sn时，x＝8，y＝6；M为Cr和Bi时，x＝1，y＝2；X为Ga和Al时，x＝9，y＝6；该方法包括以下步骤：