[发明专利]一种全温域高性能的n型Mg-Sb基热电材料及其制备方法

说明书

一种全温域高性能的n型Mg‑Sb基热电材料及其制备方法，本发明涉及一种n型热电材料及其制备方法。本发明要解决现有n型Mg₃Sb₂基热电材料无法兼顾室温和高温同时获得高性能，且力学性能不佳的问题。全温域高性能的n型Mg‑Sb基热电材料的化学通式为B_xMg_3.2‑xSb_1.99‑yBi_yTe_0.01；方法：一、称取；二、球磨；三、烧结。本发明用于全温域高性能的n型Mg‑Sb基热电材料及其制备。

技术领域

本发明涉及一种n型热电材料及其制备方法。

背景技术

热电材料能够直接实现热能与电能的相互转化，是以废热和太阳能为热源的发电技术的核心材料。热电材料分为n型和p型，相互配对而形成的热电器件可广泛应用于工业废热回收发电、深空探测和热电制冷等领域，受到世界各国广泛关注。热电器件的能量转换效率主要取决于热电材料的热电优值(ZT)。如何提高热电优值是热电材料研究领域不变的主题，除了在传统成熟的热电材料体系中寻求性能优化外，同样应寻找新型高性能的热电材料。n型Mg₃Sb₂基Zintl相热电材料是近几年来新兴的热电材料，具有极低本征晶格热导率，具有较大发展和应用潜力，相关研究工作较多。但作为中温材料，目前n型Mg₃Sb₂基热电材料在整个服役温度范围内的热电优值并不理想，无法在室温和高温端同时获得高热电性能，例如，退火得到的Mg_3.2Sb_1.5Bi_0.49Te_0.01合金其室温热电优值接近0.8，但其最高热电优值不足1.2(423K)，高温性能下降明显；Mn掺杂Mg₃Sb₂合金最高热电优值可达1.8(723K)，但其室温热电优值低于0.3；同时力学性能仍有差距，限制了该材料的服役温度范围和应用场景。

发明内容

本发明要解决现有n型Mg₃Sb₂基热电材料无法兼顾室温和高温同时获得高性能，且力学性能不佳的问题，而提供一种全温域高性能的n型Mg-Sb基热电材料及其制备方法。

全温域高性能的n型Mg-Sb基热电材料的化学通式为B_xMg_3.2-xSb_1.99-yBi_yTe_0.01，x＝0.01～0.05，y＝0.49～1.49。

一种全温域高性能的n型Mg-Sb基热电材料的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、称取：

在水氧含量低于1ppm的氩气气氛中，按照化学通式为B_xMg_3.2-xSb_1.99-yBi_yTe_0.01的化学计量比称取B粉、Mg粉、Sb粉、Bi粉和Te粉，然后在水氧含量低于1ppm的氩气气氛中，将称取的B粉、Mg粉、Sb粉、Bi粉和Te粉加入到不锈钢球磨罐中，放入不锈钢球封紧，得到封紧的球磨罐；其中x＝0.01～0.05，y＝0.49～1.49；

二、球磨：

在空气气氛中，将封紧的球磨罐置于高能球磨机中，在电机转速为1000转/分钟～1500转/分钟的条件下，高速球磨8h～12h；

三、烧结：