一种利用多晶硅副产物制备镁硅基粉体热电材料的方法

摘要

一种利用多晶硅副产物制备镁硅基热电材料的方法，属于热电材料制备领域，具体而言是利用多晶硅副产物SiCl4制备Mg2Si新型热电材料的制备技术方案，特别是能够利用多晶硅有毒副产物制备出新型绿色能源热电转换材料。其特征在于利用多晶硅有毒副产物SiCl4先与溶解在有机溶剂四氢呋喃中的Mg2H反应生成SiH4气体，再将SiH4气体与Mg2H加热反应得到Mg2Si基热电材料。本方法的特点是原料来源丰富、工艺简单，制备出的Mg2Si热电材料具有较好的热电性能，不仅解决了多晶硅副产物SiCl4回收难的问题，而且降低了生产成本，减少了环境污染，提供了新能源材料的生产方法。

主权项

一种利用多晶硅副产物制备镁硅基热电材料的方法，其特征在于是利用多晶硅副产物SiCl4通过化学反应制备出Mg2Si热电材料的方法，该方法是先由按比例混合的颗粒度≤45μm，纯度≥99.5%的MgH2粉末原材料和纯度为99%的SiCl4在纯度为99.2%的有机溶剂C4H8O中反应生成SiH4气体，C4H8O不直接参与反应；然后SiH4气体再与颗粒度≤45μm，纯度≥99.5%的MgH2 原材料通过加热反应得到Mg2Si粉末，反应方程式为： SiCl4+2MgH2=2MgCl2+SiH4                                      （1）SiH4+2MgH2=Mg2Si+4H2                                         （2）为保证SiCl4反应完全，对于方程（1）反应物SiCl4和MgH2的摩尔比小于等于0.5，具体反应步骤为：先称取MgH2和C4H8O置于三口烧瓶4中，并密封，再称取MgH2置于U型反应器10中，并密封，把三口烧瓶4和过滤装置5、干燥装置6、集气瓶7、减压阀8、流量计9、U型反应器10和矿物油12采用石英管依次连接（如图1所示），其中三口烧瓶4浸没于温度为120‑130℃的甘油浴13中，并用电动搅拌器2持续搅拌，U型反应器10置于加热炉11中；2）向整个连接装置中通入载流气体Ar进行清洗5‑10min；3）用注射器3将SiCl4注射到三口烧瓶4中，反应后得到产物SiH4，SiH4经过滤装置5和干燥装置6后收集在集气瓶7中，打开减压阀8和流量计9，将SiH4通入U型反应器10中与MgH2进行反应，反应温度为400‑450℃，生成的副产物氢气通入矿物油12中，产物Mg2Si粉体自然冷却至室温。