[发明专利]快速制备Mg2(Si0．5Sn0．5)1-ySby（0≤y≤0．025）的方法

说明书

本发明涉及一种快速制备Mg₂(Si_0.5Sn_0.5)_1‑ySb_y材料的方法，它包括以下步骤：1)以Mg粉、Si粉、Sn粉和Sb粉作为原料，按化学计量比进行称量，然后将它们研磨混合均匀得到反应物；2）将步骤1）所述反应物进行冷压成型；3）将步骤2）中得到的冷压块体在恒温炉中引发热爆反应，反应完成后取出，可得到单相Mg₂(Si_0.5Sn_0.5)_1‑ySb_y材料；4）将步骤3）所得单相材料研磨成粉，进行放电等离子体（SPS）烧结，可以得到致密的单相Mg₂(Si_0.5Sn_0.5)_1‑ySb_y块体材料。采用该方法，可在1min反应得到所需单相产物，15min内可得到单相的致密块体。本发明具有反应速度快、设备简单、重复性好和高效节能等优点。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，具体涉及一种快速制备Mg₂(Si_0.5Sn_0.5)_1-ySb_y（0≤y≤0.025）材料的方法。

背景技术

全球自然环境的破坏，以及各国不可再生的化石能源的消耗，已经为世人敲响了沉重的警钟。可持续发展战略的提出，无疑是顺应当下现实发展需求一个前瞻性成果。为了减轻环境破坏与能源消耗的负担，全球很多科学工作者正在将其注意力集中在寻找和开发可再生的新能源上。

热电转换技术能够通过热电材料的Seebeck效应和Peltier效应实现电能和热能之间的直接的相互的转换，其作为一种环境友好型的能源转换技术在工业余热及废热，汽车废气等方面有着重要的应用前景。同时它还具有无传动部件、体积小、无噪音、可靠性好等优点。热电材料的转换效率主要由热电优值ZT决定，ZT =α²Tσ/κ，其中α为Seebeck系数、σ为电导率、κ为热导率、T为绝对温度。

Mg₂Si_1-xSn_x基体系的热电材料，具有优异的电性能和较低的热导率，因而具有较高的ZT值。同时，其拥有原料蕴藏丰富、价格低廉、无毒和无污染等优点。

目前，制备Mg₂Si_1-xSn_x基热电材料的方法主要采用熔融法、机械合金化法和固相反应法。然而，组成元素较大的熔点差异，Mg的熔点649℃，Si的熔点1414℃，Sn的熔点232℃以及Mg的高饱和蒸汽压和强反应活性（对玻璃管腐蚀相当严重），使得熔融法并不能获得组成的精确控制（Mg的挥发和氧化等）。机械合金化法容易发生原料粘附研磨球和研磨罐，同时容易引入杂质和氧化。低温固相反应，虽然较好地改善了Mg的挥发损失，但是反应耗时较长。因此，一种简单快捷、能耗少、重复性好的合成方法对于制备Mg₂Si_1-xSn_x基热电材料来说，显得非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种快速制备Mg₂(Si_0.5Sn_0.5)_1-ySb_y（0≤y≤0.025）材料的方法，具有反应速度快、工艺简单、重复性好和高效节能等优点。