[发明专利]一种利用阻隔层提升掺杂效果的铋基热电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种利用阻隔层提升掺杂效果的铋基热电材料，其特征在于：包括Bi₂A₃和掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃，掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃晶界处包裹有金属Bi，A为S、Se或Te；

其制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)Bi₂A₃粉体制备：

将摩尔比为2:3的Bi粉和A粉置于球磨机内，通过球磨机球磨制得Bi₂A₃粉体；球磨时，球磨机的转速为大于0r/min小于580r/min，球磨时间大于0min小于999min；

步骤(2)掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃粉体制备：

将摩尔比为2:3：0.004-0.006的Bi粉、A粉和CuCl₂粉置于球磨机内进行球磨，得到掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃粉体；球磨时，球磨机的转速为大于0r/min小于580r/min，球磨时间为大于0min小于999min；

步骤(3)掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃粉体还原：

对步骤(2)制备的掺杂有CuCl₂的Bi₂A粉体进行水热还原，将掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃粉体溶解于溶剂中，并加入NaOH和浓度大于80％的水合肼并混合均匀，且每0.257g掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃粉体内加入的NaOH的量为0.23～0.4g、水合肼的量为10～15ml，从而形成混合溶液；再将混合溶液在150～180℃的温度下保温40～60min，再利用离心机离心1～5min，离心机的转速为大于0r/min小于15000r/min；离心后再清洗烘干，烘干的温度为60～80℃，烘干时间为5～10h，并冷却至室温，得到在掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃晶界处形成有金属Bi阻隔层的粉体；

步骤(4)：

将步骤(1)制备的Bi₂A₃粉体和步骤(3)制备的掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃粉体采用放电等离子工艺进行烧结，烧结温度为400～500℃，烧结压强为40MPa，烧结时间为5～8min，得到具有阻隔层的调制掺杂Bi₂A₃热电材料。

2.根据权利要求1所述的一种利用阻隔层提升掺杂效果的铋基热电材料，其特征在于：所述Bi₂A₃和掺杂有CuCl₂的Bi₂A₃的质量比为10～90％。

3.根据权利要求2所述的一种利用阻隔层提升掺杂效果的铋基热电材料，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中球磨时球体与粉体总量的重量比例为5:1、10:1或20:1。

4.根据权利要求3所述的一种利用阻隔层提升掺杂效果的铋基热电材料，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中球磨机的转速为300～580r/min，球磨的时间为400～800min。

5.根据权利要求4所述的一种利用阻隔层提升掺杂效果的铋基热电材料，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中球磨机的转速为425r/min，球磨的时间为720min。