[发明专利]一种柔性热电薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性热电薄膜的制备方法，属于功能性薄膜技术领域。本发明提供的制备方法包括如下步骤：(1)将硝酸铋、亚硒酸钠和乙二醇混合后，在保护气氛中进行还原反应，然后加入异丙醇进行沉淀反应，再依次经清洗和干燥，得到硒化铋粉体；所述硝酸铋和亚硒酸钠的摩尔比为2:3；(2)在保护气的气流中，将所述硒化铋粉体在300～350℃进行热处理，得到高纯硒化铋粉体；(3)将所述高纯硒化铋粉体、PVDF和溶剂混合后依次经铸膜和干燥，得到柔性热电薄膜。本发明采用化学溶液法和流延法结合即可得到柔性热电薄膜，该方法所需设备简单，制备条件温和，在常压即可完成，易于操控。

技术领域

本发明涉及功能性薄膜技术领域，尤其涉及一种柔性热电薄膜的制备方法。

背景技术

能源问题是21世纪人类面对的巨大挑战之一，经济的发展与能源的可持续利用关系密切。以石油、煤炭为代表的化石能源只能供人类使用200年左右，但是一些新型的能源，如太阳能、地热能、海洋能既属于绿色环保能源，又取之不尽用之不竭，温差发电技术能将这些新能源转化为电能，将带来可观的经济和社会效益。热电材料实现能量转换源于三个基本效应：塞贝克效应(Seebeck effect)、帕尔贴效应(Peltier effect)和汤姆逊效应(Thomson effect)。热电器件就是基于这三个基本效应制造的能实现热能和电能相互转换的器件，主要有两个方面的应用，一是温差发电；二是热电制冷、制热。热电材料是环境友好、有广泛应用前景的新型能源材料。

Bi₂Se₃系热电材料是室温附近性能最好的材料之一，是由Ⅴ、Ⅵ族元素构成的化合物半导体，在化学稳定性较好的化合物中，它是分子量最大的二元化合物。对Bi₂Se₃系块体材料而言，提高材料的热电转换效率的主要方式为四个方面的优化，即成分优化、结构优化、合成优化和成型优化。Bi₂Se₃系热电薄膜材料的维数比块体材料的低，一方面维数的降低会形成界面散射效应降低材料的热导率，增大材料的ZT值；当薄膜厚度在纳米量级时还能产生量子禁闭效应提高材料的功率因子；另一方面，低维热电材料具有高的响应速度(其响应速度是块体材料的23000倍)、高的冷却和加热性能、高能量密度和小型静态局域化的能力。因此，Bi₂Se₃系热电薄膜是近年来的研究热点。

目前，Bi₂Se₃系热电薄膜通常通过溅射法或电沉积法制备得到，整个制备过程需要高温和高真空条件，制备条件苛刻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性热电薄膜的制备方法，本发明提供的制备方法简单，易于实施，且制备条件相对温和，适合工业化应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种柔性热电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硝酸铋、亚硒酸钠和乙二醇混合后，在保护气氛中进行还原反应，然后加入异丙醇进行沉淀反应，再将所得沉淀物依次经清洗和干燥，得到硒化铋粉体；所述硝酸铋和亚硒酸钠的摩尔比为2:3；

(2)在保护气的气流中，将所述硒化铋粉体在300～350℃进行热处理，得到高纯硒化铋粉体；

(3)将所述高纯硒化铋粉体、PVDF和溶剂混合后依次经铸膜和干燥，得到柔性热电薄膜。

优选的，所述还原反应的温度为190～200℃，时间为3～5h。

优选的，所述异丙醇与乙二醇的体积比为1:05～2。

优选的，所述清洗用洗液为乙醇。

优选的，所述步骤(1)中干燥的温度为55～65℃，时间为4～6h。

优选的，所述热处理的时间为0.8～1.5h。