本發(fā)明屬于能源材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱電材料及其制備方法，尤其涉及一種高性能N型PbTe基熱電材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種利用半導(dǎo)體熱電材料的塞貝克效應(yīng)(Seebeck)和帕爾帖效應(yīng)(Peltier)實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接互相轉(zhuǎn)換的技術(shù)。熱電材料是可以將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵材料，以其制作的熱電器件工作時無噪音，無污染，非常適合用于廢熱的回收利用。

熱電材料的熱電轉(zhuǎn)換效率由一個無量綱參數(shù)熱電優(yōu)值ZT來表征，其中T為溫度，Z稱為熱電優(yōu)值或品質(zhì)因子(figure of merit)，其與材料的物理性能參數(shù)關(guān)系為：

ZT＝S²σT/κ

式中S是熱電動勢率(Seebeck系數(shù))，σ為電導(dǎo)率，PF＝S²σ為功率因子，κ＝κ_c+κ_L(κ_c為載流子貢獻(xiàn)的熱導(dǎo)，κ_L為晶格或聲子熱導(dǎo))為材料總熱導(dǎo)率。由Z的表達(dá)式可知，要提高熱電材料的熱電轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)選用高S、σ值，低κ值的材料，但這三個物理量是相互制約的，因?yàn)檫@三個量實(shí)質(zhì)上是由內(nèi)在的電子能帶結(jié)構(gòu)和電子或空穴的散射所決定。因此，尋找有效提高ZT值的新型熱電材料一直是熱電技術(shù)領(lǐng)域的研究目標(biāo)。

PbTe作為一種非常有潛力的熱電材料被廣泛的研究，特別是作為P型熱電材料被研究，并獲得較高的ZT值，如近期Tan等人通過SrTe復(fù)合空穴摻雜的PbTe獲得了高達(dá)2.5的P型熱電材料Pb_0.98Na_0.02Te-8％SrTe(Tan,G.et al.Nature Communications,2016,7:12167)。PbTe作為N型熱電材料也一直有研究人員關(guān)注，但是目前N型PbTe的最高ZT值為1.6，是由2011年的Pei等人(Y.Pei et al,Advanced Functional Materials,2011,21:241-249)所報道。熱電器件必須包括P型、N型兩種熱電材料組合，所以急需研發(fā)一種高ZT的N型熱電材料與較高ZT的P型熱電材料相配合構(gòu)建性能優(yōu)異的熱電器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中PbTe基熱電材料的研究現(xiàn)狀中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高ZT值得N型PbTe基熱電材料。本發(fā)明的N型PbTe基熱電材料具有低的熱導(dǎo)率、高的熱電動勢率(Seebeck系數(shù))、高的功率因子PF和熱電優(yōu)值ZT值，熱導(dǎo)率在773K可低至0.73W/m.K，最高功率因子PF和最高熱電優(yōu)值ZT分別可高達(dá)27W/cm·K²和1.9，同時優(yōu)化了熱性能和電性能，最終獲得了具有較高ZT值的N型PbTe基熱電材料。而且本發(fā)明的N型PbTe基熱電材料的制備方法具有工藝簡單、易于規(guī)?；a(chǎn)和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所述“高性能N型PbTe基熱電材料”指：本發(fā)明的N型PbTe基熱電材料的熱導(dǎo)率在773K可低至0.73W/m.K，功率因子和熱電優(yōu)值可分別高達(dá)27W/cm·K²和1.9。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種N型PbTe基熱電材料，所述熱電材料含有PbTe基體和InSb。

作為本發(fā)明所述熱電材料的優(yōu)選技術(shù)方案，所述熱電材料中還含有In單質(zhì)和Sb單質(zhì)。

優(yōu)選地，所述In單質(zhì)和所述Sb單質(zhì)的摩爾比為1:1。

優(yōu)選地，所述In單質(zhì)和Sb單質(zhì)是由InSb經(jīng)熱分解而產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)化而成的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的質(zhì)量總和與分解的InSb的質(zhì)量相等。

優(yōu)選地，以熱電材料的總質(zhì)量為100％計，InSb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x％，0<x≤10，優(yōu)選為3≤x≤7，即InSb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0％～10％且不包括0％，優(yōu)選為3％～7％。所述InSb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)例如可為0.2％、0.5％、1％、1.2％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、9％或10％等。

優(yōu)選地，以熱電材料的總質(zhì)量為100％計，所述In單質(zhì)和所述Sb單質(zhì)的總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y％，0<y≤0.5，即In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0％～0.5％且不包括0％，例如可為0.01％、0.05％、0.1％、0.13％、0.15％、0.18％、0.2％、0.25％、0.28％、0.3％、0.35％、0.4％、0.43％、0.46％或0.5％等。

作為本發(fā)明所述熱電材料的進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，一種N型PbTe基熱電材料，所述熱電材料由PbTe基體、InSb、In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成，且以熱電材料的總質(zhì)量為100％計，PbTe基體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5％～96.5％，InSb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～7％，In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％。

上述優(yōu)選的技術(shù)方案中，0.5％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)是由InSb中的一部分在制備熱電材料的過程中發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化而來的，且發(fā)生分解的這部分InSb占熱電材料總質(zhì)量的0.5％。即：熱分解之前的InSb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％～7.5％，經(jīng)過燒結(jié)處理，有0.5％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為同質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物(由質(zhì)量守恒定律可知)，熱分解之后剩余的InSb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～7％。

第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的熱電材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)制備PbTe粉末；

(2)將InSb粉末與步驟(1)制得的PbTe粉末混勻，得到混合粉末，通過機(jī)械合金化方法使混合粉末納米化，得到納米化的復(fù)合粉末；

(3)對步驟(2)得到的納米化的復(fù)合粉末進(jìn)行燒結(jié)，得到N型PbTe基熱電材料。

本發(fā)明制備得到的N型PbTe基熱電材料是InSb復(fù)合的多晶PbTe。

優(yōu)選地，步驟(1)制備PbTe粉末的方法如下：將Pb單質(zhì)和Te單質(zhì)按摩爾比1:1混合，將混合得到的粉料封入真空石英管中，放入馬弗爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，對熔煉產(chǎn)物進(jìn)行研磨，得到PbTe粉末。

優(yōu)選地，Pb單質(zhì)和Te單質(zhì)的純度均大于99.99％。

優(yōu)選地，步驟(1)制備PbTe粉末的方法中，所述熔煉的溫度為1000℃～1200℃，例如可為1000℃、1020℃、1040℃、1050℃、1070℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃或1200℃等，優(yōu)選為1100℃。

優(yōu)選地，步驟(1)制備PbTe粉末的方法中，升溫到所述熔煉的溫度的升溫速率為1℃/min～5℃/min，例如可為1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min等。

優(yōu)選地，步驟(1)所述制備PbTe粉末的方法中，所述熔煉的時間為12h～36h，例如可為12h、14h、15h、18h、20h、22h、25h、28h、30h、32h、34h或36h等，優(yōu)選為24h。

優(yōu)選地，步驟(1)所述制備PbTe粉末的方法中，所述研磨的時間為1h～2h，例如可為1h、1.2h、1.5h、1.8h、1.9h或2h等。

優(yōu)選地，步驟(2)所述InSb粉末的純度大于99.99％。

優(yōu)選地，以混合粉末的總質(zhì)量為100％計，步驟(2)所述InSb粉末的質(zhì)量百分比為0％～10％，且不包含0％，優(yōu)選為3％～7％。

優(yōu)選地，步驟(2)所述機(jī)械合金化方法為干法球磨法。

優(yōu)選地，所述干法球磨法采用的裝置為振動球磨機(jī)。

優(yōu)選地，所述干法球磨法的球磨時間為0.5h～100h，例如可為0.5h、0.7h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、4h、4.5h、5.5h、6.5h、8h、10h、13h、16h、20h、25h、30h、38h、42h、47h、50h、55h、60h、70h、75h、80h、90h或100h等，優(yōu)選為0.5h～10h，進(jìn)一步優(yōu)選為1h。

優(yōu)選地，步驟(3)所述燒結(jié)采用的方法為放電等離子燒結(jié)法。

優(yōu)選地，步驟(3)所述燒結(jié)的過程中，燒結(jié)的溫度為400℃～600℃，例如可為400℃、420℃、430℃、450℃、465℃、475℃、485℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃等，優(yōu)選為520℃～580℃，進(jìn)一步優(yōu)選為550℃，當(dāng)燒結(jié)溫度低于400℃時，得到的產(chǎn)物致密度低，熱電性能差；而當(dāng)燒結(jié)溫度高于600℃時，PbTe會發(fā)生軟化，影響樣品的制備，甚至導(dǎo)致樣品制備失敗。

本發(fā)明中，當(dāng)燒結(jié)溫度高于520℃時，InSb發(fā)生分解轉(zhuǎn)化為In單質(zhì)和Sb單質(zhì)，燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間不同，分解出的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的量也不同，進(jìn)而影響最終的熱電材料的熱電性能。

優(yōu)選地，步驟(3)所述燒結(jié)的過程中，升溫到所述燒結(jié)的溫度的升溫速率為40℃/min～180℃/min，例如可為40℃/min、60℃/min、80℃/min、100℃/min、110℃/min、125℃/min、145℃/min、155℃/min、170℃/min或180℃/min等。

優(yōu)選地，步驟(3)所述燒結(jié)的過程中，燒結(jié)的時間為3min～15min，例如可為3min、5min、7min、10min、12min、13min、14min或15min等。

優(yōu)選地，步驟(3)所述燒結(jié)的過程中，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，例如可為2Pa、3Pa、3.5Pa、4Pa、5Pa、6Pa或7Pa等。

優(yōu)選地，步驟(3)所述燒結(jié)的過程中，燒結(jié)的壓力為30MPa～60MPa，例如可為30MPa、35MPa、40MPa、43MPa、46MPa、50MPa、53MPa、55MPa或60MPa等，優(yōu)選為50MPa。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明通過制備PbTe粉末，并與InSb粉末混合通過機(jī)械合金化進(jìn)行納米化，再對納米化的復(fù)合粉末進(jìn)行燒結(jié)，調(diào)節(jié)各工序中的參數(shù)控制以及InSb的添加量，實(shí)現(xiàn)了PbTe和InSb的有效復(fù)合，制備得到性能優(yōu)異的N型PbTe基熱電材料，本發(fā)明的方法工藝簡單、易于規(guī)?；a(chǎn)且實(shí)用性強(qiáng)。

(2)本發(fā)明的N型PbTe基熱電材料具有低的熱導(dǎo)率、高的熱電動勢率(Seebeck系數(shù))、高的功率因子PF和熱電優(yōu)值ZT值，熱導(dǎo)率在773K可低至0.73W/m·K，最高功率因子PF和最高熱電優(yōu)值ZT分別高達(dá)27W/cm·K²和1.9，兼具優(yōu)異的熱性能和電性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1-5制備得到的N型PbTe基熱電材料的功率因子隨溫度的變化曲線對比圖；

圖2為實(shí)施例1-5制備得到的N型PbTe基熱電材料的熱導(dǎo)率隨溫度的變化曲線對比圖；

圖3為實(shí)施例1-5制備得到的N型PbTe基熱電材料的熱電優(yōu)值ZT隨溫度的變化曲線對比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

當(dāng)本發(fā)明制備的熱電材料只由PbTe和InSb組成時，命名最終的熱電材料為PbTe/ω％InSb，其中0<ω≤10，ω％代表InSb占熱電材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

當(dāng)本發(fā)明制備的熱電材料由PbTe、InSb，以及由InSb熱分解產(chǎn)生的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)共同組成時，命名最終的熱電材料為PbTe/x％InSb/y％(In+Sb)，其中0<x≤10，0<y≤0.5，x％代表熱電材料中的InSb占熱電材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，y％代表熱電材料中的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的總量占熱電材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

實(shí)施例1

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1100℃)熔煉24h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝3:97混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為1h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為550℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為40℃/min～180℃/min，燒結(jié)的時間為5min，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，燒結(jié)的壓力為50MPa；燒結(jié)過程中，0.5％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物，制備出的N型PbTe基熱電材料中包含97％的PbTe基體、2.5％的InSb以及0.5％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的混合物，命名為PbTe/2.5％InSb/0.5％(In+Sb)。

實(shí)施例2

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1100℃)熔煉24h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝4:96混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為1h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為550℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為40℃/min～180℃/min，燒結(jié)的時間為5min，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，燒結(jié)的壓力為50MPa；燒結(jié)過程中，0.5％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物，制備得到的N型PbTe基熱電材料中包含96％的PbTe基體、3.5％的InSb以及0.5％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的混合物，命名為PbTe/3.5％InSb/0.5％(In+Sb)。

實(shí)施例3

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1100℃)熔煉24h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝5:95混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為1h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為550℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為40℃/min～180℃/min，燒結(jié)的時間為5min，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，燒結(jié)的壓力為50MPa；燒結(jié)過程中，0.5％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物，制備得到的N型PbTe基熱電材料中包含95％的PbTe基體、4.5％的InSb以及0.5％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的混合物，命名為PbTe/4.5％InSb/0.5％(In+Sb)。

實(shí)施例4

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1100℃)熔煉24h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝6:94混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為1h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為550℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為40℃/min～180℃/min，燒結(jié)的時間為5min，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，燒結(jié)的壓力為50MPa；燒結(jié)過程中，0.5％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物，制備得到的N型PbTe基熱電材料中包含96％的PbTe基體、5.5％的InSb以及0.5％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的混合物，命名為PbTe/5.5％InSb/0.5％(In+Sb)。

實(shí)施例5

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1100℃)熔煉24h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝7:93混合均勻，得到混合粉末，并通過機(jī)械合金化方法使之納米化，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為550℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為40℃/min～180℃/min，燒結(jié)的時間為5min，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，燒結(jié)的壓力為50MPa；燒結(jié)過程中，0.5％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物，制備得到的N型PbTe基熱電材料中包含93％的PbTe基體、6.5％的InSb以及0.5％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的混合物，命名為PbTe/6.5％InSb/0.5％(In+Sb)。

圖1為實(shí)施例1-5得到的N型PbTe基熱電材料的功率因子隨溫度的變化曲線對比圖，由圖1可以看出，該方法制備的樣品擁有較高的功率因子，尤其是實(shí)施例2和3在較寬的溫度范圍內(nèi)都有大于20μw/(cm.K)的功率因子，體現(xiàn)出較為優(yōu)異的電性能。

圖2為實(shí)施例1-5得到的N型PbTe基熱電材料的熱導(dǎo)率隨溫度的變化曲線對比圖，由圖2可以看出，所有樣品的熱導(dǎo)率都是隨著溫度的升高而減小，在高溫區(qū)域都有較小的熱導(dǎo)率，尤其是實(shí)施例5在773K時期熱導(dǎo)率更降低到0.73W/(m.K)，有利于獲得更高的熱電性能。

圖3為實(shí)施例1-5得到的N型PbTe基熱電材料的熱電優(yōu)值ZT隨溫度的變化曲線對比圖，由圖3可以看出，所有實(shí)施例的熱電優(yōu)值都隨著溫度上升高而增大，特別是實(shí)施例2在773K時獲得了ZT＝1.9的高熱電性能。此外，值得注意的是實(shí)施例2和3在整個溫區(qū)具有比較高的平均ZT，這有利于利用該材料制備高性能的熱電器件。

實(shí)施例6

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1000℃)熔煉36h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1.5h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝5:95混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為0.8h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為400℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為60℃/min，燒結(jié)的時間為15min，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，燒結(jié)的壓力為60MPa；燒結(jié)過程中，InSb未發(fā)生熱分解，制備出的N型的InSb復(fù)合的PbTe基熱電材料中包含95％的PbTe基體、5％的InSb，命名為PbTe/5％InSb。

對本實(shí)施例的熱電材料進(jìn)行檢測，其熱電優(yōu)值ZT在773K時為1.7。

實(shí)施例7

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1150℃)熔煉18h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1.8h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝7:93混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為10h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為450℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為65℃/min，燒結(jié)的時間為12min，燒結(jié)的真空度為2Pa～7Pa，燒結(jié)的壓力為55MPa；燒結(jié)過程中，InSb未發(fā)生熱分解，制備出的N型的InSb復(fù)合的PbTe基熱電材料中包含93％的PbTe基體、7％的InSb，命名為PbTe/7％InSb。

對本實(shí)施例的熱電材料進(jìn)行檢測，其熱電優(yōu)值ZT在773K時為1.75。

實(shí)施例8

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1200℃)熔煉12h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨2h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝4:96混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為50h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為540℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為100℃/min，燒結(jié)的時間為10min，燒結(jié)的真空度為7Pa，燒結(jié)的壓力為50MPa；燒結(jié)過程中，0.3％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物，制備出的N型的InSb復(fù)合的PbTe基熱電材料中包含96％的PbTe基體、3.7％的InSb以及0.3％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的混合物，命名為PbTe/3.7％InSb/0.3％(In+Sb)。

對本實(shí)施例的熱電材料進(jìn)行檢測，其熱電優(yōu)值ZT在773K時為1.7。

實(shí)施例9

(1)將純度大于99.99％的Pb和Te單質(zhì)按摩爾比1:1稱量，將所稱得粉末封入真空石英管中；

(2)將步驟(1)所得石英管(內(nèi)有Pb、Te粉末)放入馬弗爐中高溫(1050℃)熔煉30h；

(3)將步驟(2)熔煉所得的PbTe塊體研磨1.6h，得PbTe粉末；

(4)將純度大于99.99％的InSb粉末與步驟(3)所得PbTe粉末按照質(zhì)量比為InSb:PbTe＝6:94混合均勻，得到混合粉末，并通過干法球磨使混合粉末納米化，干法球磨的時間為2h，得到納米化的復(fù)合粉末；

(5)采用放電等離子燒結(jié)方法，燒結(jié)步驟(4)所得的納米化的復(fù)合粉末，其中，燒結(jié)的條件為：燒結(jié)的溫度為565℃，升溫到燒結(jié)的溫度的升溫速率為70℃/min，燒結(jié)的時間為8min，燒結(jié)的真空度為3Pa，燒結(jié)的壓力為45MPa；燒結(jié)過程中，0.4％的InSb發(fā)生熱分解轉(zhuǎn)化為等質(zhì)量的由In單質(zhì)和Sb單質(zhì)組成的混合物，制備出的N型的InSb復(fù)合的PbTe基熱電材料中包含94％的PbTe基體、5.6％的InSb以及0.4％的In單質(zhì)和Sb單質(zhì)的混合物，命名為PbTe/5.6％InSb/0.4％(In+Sb)。

對本實(shí)施例的熱電材料進(jìn)行檢測，其熱電優(yōu)值ZT在773K時為1.65。

申請人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。