一种P型纳米结构碲化铋基块体热电材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种P型纳米结构Bi0.5Sb1.5Te3块体热电材料的制备方法，以高纯(99.99％)Bi粉、Sb粉和Te粉为原料，通过机械合金化(MA)合成P型Bi0.5Sb1.5Te3化合物纳米粉末，利用真空热压烧结(HP)法将Bi0.5Sb1.5Te3前驱纳米粉末烧结成致密的细晶块体热电材料。本发明避免了熔融状态下Bi、Sb、Te等元素的挥发问题，能够制备出成分均匀、组织细小的材料。粉末的颗粒度达到了纳米级，有效增加了声子散射，降低了热导率，进而提高了热电性能。

主权项

一种P型纳米结构Bi0.5Sb1.5Te3块体热电材料的制备方法，具有如下步骤：(1)以单质Bi粉、Sb粉和Te粉为初始原料，按Bi∶Sb∶Te＝0.5∶1.5∶3原子比配料，将三种粉末混合，在高能球磨机中球磨；使用不锈钢球磨罐和磨球，球料的质量比为20∶1，球磨罐中加入酒精作为球磨介质，加入酒精的量以没过粉末和磨球为宜，球磨罐中通入氩气进行保护；其中，配料、装罐和取样均在真空手套箱中进行；此过程通过机械合金化的方法得到纳米结构的P型Bi0.5Sb1.5Te3热电材料粉末；(2)将步骤(1)的已经机械合金化的粉末于干燥箱中烘干，烘干温度为50℃～120℃，烘干时间为5～10h，然后，将粉末置于酒精中，进行超声分散3h；(3)将步骤(2)的超声分散后的P型Bi0.5Sb1.5Te3热电材料粉末装入石墨模具，然后将石墨模具置于真空热压烧结炉中，升温速度为10℃/min，烧结温度为400～500℃，烧结压力为100～150MPa，保温保压时间2h，真空热压烧结制得P型纳米结构Bi0.5Sb1.5Te3块体热电材料。