[发明专利]一种高性能N型热电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多金属共掺杂的N型热电复合材料，其特征在于，所述N型热电复合材料化学通式为Bi_xTe_3-ySe_yM_z，其中，M为Cd、Mn、Fe、Cu、Sb、Ag或Te元素中的一种或两种以上，其中x、y、z为摩尔分子数，0x3，0y3，0≤z≤0.5。

2.根据权利要求1中的多金属共掺杂的N型热电复合材料，其特征在于，1.5≤x≤2.5，0.1≤y≤0.5，0.01≤Z≤0.25。

3.一种权利要求1或2任一项所述多金属共掺杂的N型热电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

a)装罐：按照Bi_xTe_3-ySe_yM_z中的元素摩尔分子数，在惰性气体保护手套箱中称取高纯度的单质元素粉末，然后将原材料装入球磨罐中，充放气3次，将球磨罐密封；

b)球磨：将步骤a)所述球磨罐放入行星式球磨机中进行球磨合金化，先在低速的转速下球磨，然后在高速的条件下球磨，得到了合金化粉末；

c)熔融：将步骤b)所述的合金化粉末在惰性气体的保护下取出，将粉末冷压成块，放入石英管内，然后用氢氧火焰真空封管，放入熔融炉中，升温至熔融温度，保持一段反应时间，降温到室温后得到合金块状材料；

d)区熔：将步骤c)所述合金块状材料在特定的温度下进行匀速的区域熔融；

e)烧结：将区域熔融后材料研磨成粉末，放入烧结模具中，然后将烧结模具放入烧结炉中，利用放电等离子烧结技术，加压至设定压力，抽真空至1～5Pa，然后加电流升温，升温至烧结温度，保持此烧结温度一段时间，然后减小电流，降温至室温，结束烧结，得到N型热电复合材料Bi_xTe_3-ySe_yM_z。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，高纯度的单质元素粉末的纯度在4N～5N。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，低速球磨的转速为200rpm～300rpm，低速球磨时间为4h～5h；高速球磨的转速为500rpm～580rpm，高速球磨时间为5～12h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，高速球磨的转速为550rpm，高速球磨时间为12h。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中，熔融的升温是以1.5℃/min～5℃/min的速度从室温升温至800℃～1200℃，熔融时间为5h以上。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤d)中，区熔的温度为600℃～800℃，区熔速度为0.1～3cm/h。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤e)中，烧结时采用惰性气体保护，设定压力为30～100MPa，升温速率为2℃/min～5℃/min，烧结温度为410℃～500℃，保持时间为1～30min。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述设定压力为50MPa，烧结温度为500℃，保持时间为5min。