專利名稱：一種在PbTe或PbSe中添加元素鋁的熱電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在1 (碲化鉛)或1 (硒化鉛)中添加元素鋁的熱電材料， 采用熔融或機(jī)械合金法制造一種熱電材料，屬于熱電材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱電材料在溫差發(fā)電、固體制冷等方面應(yīng)用前景廣闊。熱電材料綜合性能用其熱電優(yōu)值ZT來衡量，ZT越高，則能量的轉(zhuǎn)換效率越高。PbTe (碲化鉛)是著名的中溫?zé)犭姴牧?，一般通過添加微量元素1(碘)等氯族元素以形成η型導(dǎo)電，其ZT—般在1以下。由于 PbTe (碲化鉛)中含有昂貴且易揮發(fā)的元素Te (碲)，為了降低成本、提高材料化學(xué)穩(wěn)定性， PbSe (硒化鉛)越來越受到重視，添加微量元素I (碘)等氯族元素后，其ZT —般在0. 8左右ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在1 (碲化鉛)或1 (硒化鉛)中添加微量元素鋁的熱電材料。一種在I^bTe或1 中添加微量元素鋁的熱電材料，在I^bTe或1 基體上添加微量金屬Al，其組成配方為(以下為摩爾比)Pb Te Al = 1 1 (0.001-0.05)Pb Se Al = 1 1 (0. 001—0· 05)。所述的熱電材料，在I^bTe或1 基體上添加微量金屬Al和^1，其組成配方為(以下為摩爾比)Pb Te Al In = 1 1 (0. 001—0· 05) (0. 001—0· 02)Pb Se Al In = 1 1 (0. 001—0· 05) (0. 001—0· 02)。采用熔融法或機(jī)械合金法制備的“在1 或1 中添加元素鋁的熱電材料”， 是在1 (碲化鉛)或1 (硒化鉛)基體上添加元素鋁。元素鋁在1 (碲化鉛)或 PbSe (硒化鉛)中形成共振能級(jí)，提高了材料kebeck系數(shù)，從而提高了材料熱電優(yōu)值ZT， 在溫差發(fā)電、固體制冷上將具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1Pb Te Al = 1 1 0. 02上述配比為摩爾比，即原子數(shù)比。制備方法高能球磨+快速熱壓。原材料為單質(zhì)1 ，Te和Al，純度不低于99. 99%。球磨機(jī)為SPEX 8000M型。在氬氣保護(hù)的手套箱中，將按上述化學(xué)配方配好的原材料與不銹鋼磨球按1 5(質(zhì)量比)的比例一起放入上述球磨機(jī)配套的不銹鋼球磨罐中，旋緊罐蓋以防止氧氣進(jìn)入球磨罐，球磨時(shí)間5小時(shí)?？焖贌釅嚎稍谥绷骺焖贌釅簷C(jī)上進(jìn)行。熱壓模具由石墨制造而成。模具為圓柱型，外徑Φ 35mm，內(nèi)徑Φ 12. 7mm，高40mm。距模具一端15mm處，從圓柱外表面向柱心鉆一直徑Φ 1.5mm、深I(lǐng)Omm的盲孔，用于插入測溫?zé)犭娕?。稱此端為下端，另一端為上端。上下兩個(gè)壓桿由石墨圓棒構(gòu)成，直徑均為12. 7mm，其中一個(gè)14mm長，一個(gè)30mm長。模具及壓桿放入手套箱中。將長14mm的壓桿從下端放入模具并直立放置。在手套箱中打開球磨罐，將球磨了 5小時(shí)的粉末約3克從上端裝入模具，并且將另一個(gè)長度為30mm的壓桿從上端放入模具。將裝好粉末的模具取出手套箱，放入直流快速熱壓機(jī)。將測溫?zé)犭娕紡纳鲜鲂】撞迦肽＞?，設(shè)置熱壓機(jī)壓力為^MPa,熱壓溫度500°C，到溫后保溫時(shí)間1分鐘。開啟熱壓機(jī)熱壓樣品。熱壓結(jié)束后，待模具溫度降至室溫后，卸掉壓力，取出模具。用頂桿將壓桿頂出，即可取出壓制好的材料。 上進(jìn)行。 對(duì)溫度c

電阻率和kebeck系數(shù)測試在ULVAC ZEM-3上進(jìn)行，熱導(dǎo)率在NETZSCH LFA-457 ZT = α2Τ/(Ρ κ)。其中，α為Seebeck系數(shù)，P為電阻率，κ為熱導(dǎo)率，T為絕
500°C時(shí)主要性能如下 電阻率2. 9E-5 Ω m kebeck 系數(shù)-200 μ V/K 熱導(dǎo)率1. 36ff/mK ZT = 1. 1
實(shí)施例2
Pb Se Al = 1 1 575°C時(shí)主要性能如下 電阻率4. 27Ε-5Ωπι Seebeck 系數(shù)-241 μ V/K 熱導(dǎo)率0. 9ff/mK ZT = 1. 3 實(shí)施例3
Pb Te Al In = 1 500°C時(shí)主要性能如下 電阻率2. 51Ε-5Ωπι kebeck 系數(shù)-208 μ V/K 熱導(dǎo)率1. 12ff/mK ZT = 1. 2 實(shí)施例4
Pb Te Al In = 1 500°C時(shí)主要性能如下 電阻率2. 51Ε-5Ωπι kebeck 系數(shù)-208 μ V/K 熱導(dǎo)率1. 12ff/mK ZT = 1. 2
0.01，其余同實(shí)施例
0.01 0.005，其余同實(shí)施例L
0.01 0.005，其余同實(shí)施例L
實(shí)施例4Pb Se Al In = 1 1 0. 01 0. 005，其余同實(shí)施例 1。575°C時(shí)主要性能如下電阻率4· 76Ε-5ΩπιSeebeck 系數(shù)-261 μ V/K熱導(dǎo)率0.95ff/mKZT = 1. 3應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種在I^bTe或1 中添加微量元素鋁的熱電材料，其特征在于，在I^bTe或1 基體上添加微量金屬Al，其組成配方為(摩爾比)Pb Te Al = 1 1 (0. 001-0. 05) Pb Se Al = 1 1 (0. 001-0. 05)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電材料，其特征在于，在1 或1 基體上添加微量金屬 Al和In，其組成配方為(摩爾比)Pb Te Al In = 1 1 (0.001-0.05) (0.001-0.02) Pb Se Al In = 1 1 (0.001-0.05) (0.001-0.02)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在PbTe或PbSe中添加微量元素鋁的熱電材料，在PbTe或PbSe基體上添加微量金屬Al，其組成配方為(摩爾比)Pb∶Te∶Al＝1∶1∶(0.001-0.05)；Pb∶Se∶Al＝1∶1∶(0.001-0.05)。采用熔融法或機(jī)械合金法制備的“在PbTe或PbSe中添加元素鋁的熱電材料”，是在PbTe(碲化鉛)或PbSe(硒化鉛)基體上添加元素鋁。元素鋁在PbTe(碲化鉛)或PbSe(硒化鉛)中形成共振能級(jí)，提高了材料Seebeck系數(shù)，從而提高了材料熱電優(yōu)值ZT，在溫差發(fā)電、固體制冷上將具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H01L35/16GK102403446SQ201110348909
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者張勤勇 申請(qǐng)人:西華大學(xué)