[发明专利]一种Cu-S基复合热电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：为包括主相、伴生相和增强相的多孔复合材料，主相为Cu_1.96S，伴生相为Cu₉S₅和Cu₂S，增强相为CuO和碳纳米管；

其制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）Cu₉S₅粉体制备：

将单质Cu粉体和单质S粉体投放至球磨机中，在保护气氛下进行球磨，得到Cu₉S₅粉体；球磨时的球体和物料的重量比为20~50：1，球磨时的转速为300~450 rpm，球磨时间为1~6h；

步骤（2）氧化铜复合碳纳米管粉体制备：

将硝酸铜和碳纳米管加入至去离子水中，并混合均匀形成混合溶液，再利用超声雾化系统将混合溶液制备出前驱分散液，并经过氮气和氢气混合气氛还原，得到氧化铜复合碳纳米管粉体；雾化的速率为3~8mL/min；

步骤（3）烧结：

将制备的Cu₉S₅粉体和氧化铜复合碳纳米管粉体混合并研磨，再利用放电等离子烧结法进行烧结，得到Cu₉S₅+x%CNT-CuO块体，x为1或3或5；烧结时间为5~30 min，烧结压力为10~50MPa ，烧结温度为300~500℃。

2.根据权利要求1所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（1）中Cu单质粉体的纯度大于99.5%，S单质粉体的纯度大于99.5%。

3.根据权利要求2所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（1）中球磨用的球体包括直径为6 mm和10 mm的球体，且两种球体的总重量与单质Cu粉和单质S粉体的总重量的比例为20:1。

4.根据权利要求3所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（1）中球磨时的转速为425 rpm，球磨时间为3h。

5.根据权利要求4所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（1）中保护气氛为纯度≥ 99.99％的Ar。

6.根据权利要求5所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（2）中使用的碳纳米管的内径为5-15nm，外径为50nm，长度为10-20μm。

7.根据权利要求6所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（2）中雾化速率为3.5 mL/min。

8.根据权利要求7所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（3）中烧结时，粉体Cu₉S₅与氧化铜复合碳纳米管粉体的重量比为1：0.01、1：0.03或1：0.05。

9.根据权利要求8所述的一种Cu-S基复合热电材料，其特征在于：所述步骤（3）中烧结温度为500℃，烧结时间为5 min，烧结压力为50 MPa 。