[发明专利]一种高稳定性纳米超晶格电热材料的加工方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性纳米超晶格电热材料的加工方法，包括如下步骤：（1）复合添加料制备、（2）预混料制备、（3）成品制备。本发明提供了一种电热材料的加工方法，其工艺简单，步骤搭配合理，便于推广应用，制得的纳米超晶格电热材料的热电性能好，使用稳定性高，寿命长，极具市场竞争力。

技术领域

本发明属于材料加工处理技术领域，具体涉及一种高稳定性纳米超晶格电热材料的加工方法。

背景技术

化石能源作为当前的主要能源来源，它的不可再生性带来的能源危机以及使用过程中排放二氧化碳所导致的温室效应引起越来越多的关注。据统计，大约三分之二的化石能源的能量在使用中以废热的形式被浪费掉；如果能对这部分废热加以回收，显然对缓解能源危机和解决温室效应都具有十分重要的意义；在这样的背景下，热电材料作为可以实现热能与电能直接变换的功能材料，近些年受到了越来越高的重视。

一直以来，得到广泛应用的多为具有较高ZT值的合金热电材料，如Bi₂Ti₃、PbTe等；但是，合金材料存在着有毒、原材料欠缺、热化学稳定性差等问题，不适合大规模应用；鉴于此，近些年，氧化物材料开始引起热电材料研究者的注意和重视。

目前人们对氧化物热电材料进行了大量的实验研究，虽然制成了多种种类的材料，但其在进行附着成膜时，多表现的与基材间的结合强力不佳，会影响使用的稳定性以及寿命，从而降低了市场的竞争力。此外，材料自身的电性能也需要进一步的增强改善。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高稳定性纳米超晶格电热材料的加工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高稳定性纳米超晶格电热材料的加工方法，包括如下步骤：

（1）复合添加料制备：

a.将铌酸钾钠粉末和盐酸溶液共同混合投入到三颈烧瓶中，不断搅拌处理6~8min后得混合液A备用；

b.将吡咯和盐酸溶液共同混合投入到三颈烧瓶中，不断搅拌处理8~10min后得混合液B备用；

c.将过二硫酸铵和盐酸溶液共同混合投入到三颈烧瓶中，不断搅拌处理10~12min后得混合液C备用；

d.将石墨烯、焦磷酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、乙二胺四乙酸二钠、去离子水对应按照重量比14~18:4~7:2~5:0.5~1:75~80进行混合搅拌，不断搅拌处理1~1.5h后得混合液D备用；

e.将操作a制得的混合液A和操作b制得的混合液B共同混合投入到反应釜内，不断搅拌处理35~40min后，再将操作c制得的混合液C缓慢滴加到反应釜内，完成后加热保持反应釜内的温度为45~50℃，不断搅拌处理9~12h后，再将操作d制得的混合液D加入到反应釜内，超声处理1.5~2h后进行离心过滤，最后用去离子水和无水乙醇依次清洗一遍后得复合添加料备用；

（2）预混料制备：

a.将三氧化二钕、氧化锂、二氧化钛按照重量比4~5:2~3:1~2进行混合投入到球磨机内进行球磨处理，40~50min后取出得混合料E备用；

b.将操作a所得的混合料E放入到煅烧炉内，加热保持煅烧炉内的温度为1250~1300℃，保温煅烧处理5~7h后取出得混合料F备用；

c.将操作b所得的混合料F投入到研磨机内研磨过2000目后取出得预混料备用；

（3）成品制备：

将步骤（2）所得的预混料和步骤（1）所得的复合添加料按照重量比6~7:1进行混合，然后投入到坩埚内，保持坩埚内为氩气保护环境，并加热保持坩埚内温度为1350~1380℃，10~12h后将坩埚内物料取出自然冷却至室温后即得成品材料。