[发明专利]一种Cu2-x

说明书

本发明涉及一种Cu_2‑xS基热电材料及溶剂热制备方法，该方法包括S1将Na₂S·9H₂O加入到装有乙二醇的对位聚苯或聚四氟乙烯反应罐中，充分搅拌至溶解；S2按照CuCl与Na₂S·9H₂O的摩尔比为2:1~1.7:1的比例向S1中溶液中加入CuCl混合均匀；S3将所述反应罐密封，随后装入溶剂热钢制外罐中；S4将密封的溶剂热反应釜在干燥箱中加热反应得到样品；S5将S4得到的样品进行清洗与离心收集，并在40~80ºC下真空干燥2~24 h；S6将S5得到的Cu_2‑xS基纳米粉末烧结成块体，即得到Cu_2‑xS基热电材料。该方法采用溶剂热法，采用Cu和S的盐类作为前驱体，合成温度低、操作简便、可宏量制备。

技术领域

本发明属于热电能源转换材料领域，具体涉及一种Cu_2-xS基热电材料及溶剂热制备方法。

背景技术

热电材料是一种能够实现热能与电能之间直接、相互转化的能量转换材料，在废热回收发电及热电制冷等领域的应用前景广阔，近年来受到学术界和工业界的广泛关注和研究。衡量材料热电能源转效率的重要指标是其无量纲热电优值，ZT = S²σT/κ，其中S是Seebeck系数，σ是电导率，T是绝对温度，κ是热导率。高性能热电材料需要具有优异的功率因子（S²σ）和低热导率。热电研究者一方面去提升经典热电材料的热电性能（例如，制备纳米结构，增强声子散射，从而获得低热导率），一方面则去开发新型本征高性能热电材料。

近年来，Cu₂S基类液态材料因低毒性、高储量、低热导率而受到热电领域的广泛关注。研究表明，在Cu₂S中引入Cu空位（即形成Cu_2-xS），可大幅提升功率因子，从而将1000 K的ZT值从0.7提升至1.7。目前，制备Cu_2-xS热电材料的方法主要是高温熔融法和球磨法，这些方法均需要高纯度、高成本的单质原材料，并且无法控制纳米尺度的微观形貌。为促进Cu_2-xS基材料的热电应用，需要发展一种低制备温度、低成本、无需高纯单质原材料、且能有效控制纳米形貌的可控合成方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种Cu_2-xS基热电材料及溶剂热制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种Cu_2-xS基热电材料的溶剂热制备方法，包括如下步骤：

S1: 将Na₂S·9H₂O加入到装有乙二醇的对位聚苯或聚四氟乙烯反应罐中，充分搅拌至Na₂S·9H₂O溶解；

S2: 按照CuCl与Na₂S·9H₂O的摩尔比为2:1~1.7:1的比例，向S1中的Na₂S乙二醇溶液中加入CuCl，并充分混合均匀；

S3: 将对位聚苯或聚四氟乙烯反应罐密封，随后装入溶剂热钢制外罐中；

S4: 将密封的溶剂热反应釜在室温情况下置于干燥箱中，干燥箱升温至反应温度进行反应，得到样品，反应温度为180~230 ºC，反应时间为1~48 h；