專利名稱：層狀結構納米熱電體的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種層狀結構納米熱電體，屬于半導體熱電材料技術領域。
背景技術：
利用溫差熱效應發(fā)電是一種新型節(jié)能環(huán)保技術，它是一種將熱電材料的溫差資源 直接轉化成電能的能量轉化方式。與目前使用傳統(tǒng)方式獲取電能的方式相比，溫差熱效應 發(fā)電不需要工作介質，能夠直接、靜態(tài)的運行，因無活動部件，它具有環(huán)保無噪音和高度的 可靠性，許多低溫和高溫下工作的設備，如鍋爐、汽車發(fā)動機和液化天然氣儲運罐等都可以 作為其溫差的提供者，來實現發(fā)電。這種發(fā)電方式既可以單獨使用，也可以作為成熟工藝設 備的輔助節(jié)能手段，應用領域十分廣闊?，F有熱電材料的轉換效率偏低，熱電理論的研究表明，熱電材料的轉換效率與電 導率和Seebeck系數成正比，與熱導率成反比。由于電導率、Seebeck系數與熱導率這三個 物理量存在內在的關聯(lián)，因此不能通過單獨改變其中的一項來提高熱電材料的轉換效率， 這成為限制熱電材料應用的主要瓶頸。近年來，人們開始將納米技術應用于熱電材料。將 已知的熱電材料制成超晶格薄膜和納米薄膜的形式，利用其納米限域效應提高材料的電導 率；同時，利用材料中大量存在的界面來散射聲子，降低材料的熱導率。這種方式對熱電材 料性能的提高較為顯著，但成本昂貴、技術復雜，難以大量生產和廣泛使用。并且，由于熱電 材料往往需形成大塊材料，在將納米粒子壓制成為塊體的過程之中，粒子間界面的消失會 使納米限域效應無從發(fā)揮，由此，則無法實現對熱電材料的電導率的提高。
發(fā)明內容本實用新型是為了解決現有熱電材料的轉換效率低的問題，而提供一種層狀結構 納米熱電體。本實用新型由多層熱電材料或半導體導電材料的納米片狀基體和多層熱電材料 或半導體導電材料的納米修飾層組成，所述納米片狀基體與納米修飾層依次相間隔配合形 成塊體，納米片狀基體與納米修飾層采用不同的材料。納米片狀基體的材料為Sb2Te3、Ag、Co或Cu ；納米修飾層的材料為Bi2Te3、Ag、Co 或Cu。本實用新型的優(yōu)點是本實用新型利用納米級厚度的薄片材料作為納米片狀基 體，然后在其上沉積第二相納米修飾層，使其形成層狀結構，并壓成塊體，使塊體中形成大 量類似超晶格的多層微結構。它通過在材料內部建立一維或二維的勢壘與勢阱，迫使在 溫度場中載流子只能在勢阱中運動，此外界面附近存在高載流子密度，從而賦予材料高的 Seebeck系數；同時利用材料中大量存在的界面來散射聲子，降低材料的熱導率；利用超晶 格熱電材料的原理來提高其電導率，從而，大大提高了熱電材料的轉換效率。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式由多層熱電材料或 半導體導電材料的納米片狀基體1和多層熱電材料或半導體導電材料的納米修飾層2組 成，所述納米片狀基體1與納米修飾層2依次相間隔配合形成塊體，納米片狀基體1與納米 修飾層2采用不同的材料。
具體實施方式
二 本實施方式與實施方式一的不同之處在于納米片狀基體1的材 料為Sb2Te3、kg、Co或Cu ；納米修飾層2的材料為Bi2Te3、kg、Co或Cu。本實施方式中納米片狀基體1的材料為一種已知的熱電材料或一種半導體導電 材料；納米修飾層2的材料為一種與納米片狀基體1不同的熱電材料或一種半導體導電材 料。材料的合成一、采用溶劑熱法合成金屬碲化物Sb2Te3納米片狀基體1 按化學計量比稱取 3. 33mmol SbCl3 S^O.SmmolTe粉及l(fā)OmmolKOH，混合后加去離子水溶解，充分攪拌后，加入 按化學計量比為4倍的聯(lián)胺N2H4 -H20,后轉移至15ml規(guī)格的反應釜，使填充度在85%左右， 然后在240°C烘箱中反應48小時。反應結束后，將反應所得的懸濁液用去離子水水洗三次， 使其PH在7左右，然后用少量無水乙醇清洗一遍，最后在40°C空氣條件下烘干得到Sb2Te3 納米片粉末。二、采用共沉淀法加溶劑熱法在Sb2Te3納米片狀基體1上合成層狀納米修飾層2 稱取一定量的Ag、Co或Cu的可溶性鹽為原料，溶解后使其與Sb2Te3納米片狀基體1混合， 充分攪拌，在攪拌的同時滴加堿性溶液，使其PH值控制在9至11，反應沉降結束后，再加入 按化學計量比為4倍的聯(lián)胺N2H4 -H20,后轉移至15ml規(guī)格的反應釜，使填充度在85%左右， 然后在80°C烘箱中反應4小時。反應結束后，將反應所得的懸濁液用去離子水水洗三次， 使其PH在7左右，然后用少量無水乙醇清洗一遍，最后在40°C空氣條件下烘干，完成Sb2Te3 納米片狀基體1與層狀納米修飾層2的結合。最后，使用溶劑分散，將步驟二中完成結合的一定量的Sb2Te3納米片狀基體1與層 狀納米修飾層2，采用靜壓、熱壓等工藝制成復合熱電體。納米片狀基體1與納米修飾層2分別擔任勢阱與勢壘的角色，可采取控制兩相厚 度和組成的方式來調節(jié)此熱電體的性能。
權利要求一種層狀結構納米熱電體，其特征在于它由多層熱電材料或半導體導電材料的納米片狀基體(1)和多層熱電材料或半導體導電材料的納米修飾層(2)組成，所述納米片狀基體(1)與納米修飾層(2)依次相間隔配合形成塊體，納米片狀基體(1)與納米修飾層(2)采用不同的材料。
2.根據權利要求1所述的層狀結構納米熱電體，其特征在于納米片狀基體(1)的材料 為Sb2Te3、Ag、Co或Cu ；納米修飾層(2)的材料為Bi2Te3、Ag、Co或Cu。
專利摘要層狀結構納米熱電體，屬于半導體熱電材料技術領域。它解決了現有熱電材料的轉換效率低的問題。它由多層熱電材料或半導體導電材料的納米片狀基體和多層熱電材料或半導體導電材料的納米修飾層組成，所述納米片狀基體與納米修飾層依次相間隔配合形成塊體，納米片狀基體與納米修飾層采用不同的材料。本實用新型適用于利用溫差效應發(fā)電。
文檔編號H01L35/32GK201663181SQ201020297568
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權日2010年8月19日
發(fā)明者周楠, 徐英操, 沈玥 申請人:東北農業(yè)大學