[发明专利]一种采用电化学法制备层片合金热电材料的方法及其材料

权利要求书

1.一种层片合金热电材料的纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供层片合金热电材料；

采用电化学法将碱金属插入所述层片合金热电材料的C轴层间，

控制电化学法中的电流大小及反应时间，得到所述层片合金热电材料的碱金属不同阶数的插层化合物；

将所述层片合金热电材料的碱金属不同阶数的插层化合物与含有羟基的溶液或蒸汽接触进行纳米化剥离反应，得到层片合金热电材料的纳米粉体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述层片合金热电材料的组成式选自：Bi₂Se₃，Bi₂Te₂，Bi₂Se_xTe_3-x，Bi_ySb_2-yTe₃，Bi_ySb_2-ySe₃，Bi_ySb_2-ySe_xTe_3-x，Sb₂Se₃，其中0＜x＜2，0＜y＜3。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学法包括：

将所述层片合金热电材料和碱金属分别作为电化学装置的正负极；

将所述正负极与外界控制电路相连接成闭合回路，使得整个反应系统以预先设定的电流或电压放电，从而使得碱金属插入作为正极的层片状热电材料的C轴层间。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述电化学装置的正负极间设有隔膜，所述隔膜为电子绝缘锂离子导通的介质薄膜；

更优选地，所述电化学装置采用碱金属离子有机电解液作为电解质体系浸润两电极及隔膜；

最优选地，碱金属离子有机电解液中的电解液包括：有机溶剂PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)、DME(乙二醇二甲醚)、DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、2Me-THF(2-甲基四氢呋喃)或其组合；所述提供碱金属离子的溶质包括LiClO₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiBPO₄或其组合。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电化学装置的电解质体系为LiPF₆/EC/DEC、LiPF₆/EC/DMC、或LiPF₆/EC/DEC/DMC。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述层片合金热电材料为熔融法获得；或

所述碱金属选自锂、钠、钾或其组合。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学方法中，充放电电流范围介于0.01mA-100mA之间。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学方法中，放电电量在10-200mAh/g之间。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有羟基的溶液或蒸汽选自醇溶液、酚溶液、水溶液或所述溶液形成的蒸汽。

10.一种如权利要求1所述的方法制得的层片合金热电材料的纳米粉体。

11.一种层片合金热电材料的制备方法，所述层片合金热电材料为纳米/微米复合碲化铋基热电材料，其特征在于，所述方法包括：

(a)提供微米尺度的碲化铋基热电材料的粉体；

(b)采用电化学法将碱金属插入所述碲化铋基热电材料粉体的C轴层间，得到所需插层量的碱金属插层碲化铋基热电材料粉体；

(c)采用电化学法将碱金属从所述碱金属插层碲化铋基热电材料粉体的C轴层间全部或部分脱出，得到纳米/微米复合尺度碲化铋基热电材料粉体；

(d)将所述纳米/微米复合尺度碲化铋基热电材料粉体进行烧结，得到纳米/微米复合碲化铋基热电材料。