CN100355645C - 纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法 - Google Patents

纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碲化铅为基的热电材料的制备方法，本发明中纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅热电材料AgnPbMnTe1+2n的制备方法是：把碲粉加入到硝酸银、铅、锑或铋的氯化盐或硝酸盐的去离子水溶液中，再加入还原剂，然后加热至100-200℃，保温1-20小时后冷却至室温，最后将产物过滤洗涤后进行真空干燥处理即可。其中硝酸银、铅、锑或铋的氯化盐或硝酸盐、碲粉、还原剂的摩尔比分别为n∶1∶n∶1+2n∶2+4n，0≤n≤0.2。本发明原料便宜易得，采用的温度低，设备要求简化，工艺简单，生产的热电材料粒度细、纯度高。

Description

纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法
技术领域
本发明涉及一种热电材料的制备方法，尤其涉及一种碲化铅为基的热电材料的制备方法。
背景技术
目前具有优异热电性能的热电材料AgnPbMnTe1+2n(M为Sb或Bi)的制备是采用相应单质为原料，通过高温(850℃)熔融数小时后再在中温(450℃)长时间热处理得到，如《科学》303(2004)818-821(Science，303(2004)818-821，K.F.Hsu，et al，Cubic AgPbmSbTe2+mbulk thermoelectric materials with high figure of merit)。其制备方法存在需采用的温度高、原料贵等缺点，因此现有的上述热电材料的制备方法有待改进。
发明内容
本发明的目的就是提供一种原料便宜易得、设备简单、合成温度低，工艺简单的碲化铅为基的热电材料AgnPbMnTe1+2n(M为Sb或Bi)的制备方法。
本发明中纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅热电材料AgnPbMnTe1+2n(其中0≤n≤0.2，M为Sb或Bi)的制备方法如下：
(1)、把碲粉加入到硝酸银、铅、锑或铋的氯化盐或硝酸盐的去离子水溶液中，再加入还原剂，其中硝酸银、铅、锑或铋的氯化盐或硝酸盐、碲粉、还原剂的摩尔比分别为n∶1∶n∶1+2n∶2+4n，0≤n≤0.2，所述还原剂为碱金属的硼氢化物；
(2)、加热至100-200℃保温1-20小时后冷却至室温；
(3)、将产物过滤洗涤后进行真空干燥处理，即可得到纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅热电材料。
本发明中的反应容器需耐腐蚀和高温高压，优选为聚四氟乙烯罐。
本发明中所述的还原剂为碱金属的硼氢化物或联胺，优选为硼氢化钠或硼氢化钾。
本发明中所述的洗涤步骤是将产物洗涤至中性，优选的是采用稀盐酸或稀硝酸、去离子水、无水乙醇交替清洗所述产物多次直至呈中性。
本发明中所述的真空干燥处理条件为真空度＜133Pa，温度为室温，时间2～6小时。
本发明的有益效果：本发明采用硝酸银、铅、锑或铋的氯化盐或硝酸盐，使原料便宜易得。本发明采用的温度为100-200℃，从而使合成温度大大降低，使设备要求简化，工艺更容易。本发明产生的碲化铅为基的热电材料粒度仅为几纳米～几十纳米，产物粒度细、纯度高。
附图说明
图1本发明产生的Ag0.05PbSb0.05Te1.1粉末的透射电镜像示意图1，图中显示粉末颗粒度15nm。
图2本发明产生的Ag0.05PbBi0.05Te1.1粉末的透射电镜像示意图2，图中显示粉末颗粒度25nm。
具体实施方式
下面结合实例作进一步详细说明，应当理解下面所举的实例只是为了解释说明本发明，并不包括本发明的所有内容：
实施例1
制备AgnPbMnTe1+2nn＝0即PbTe
称取硝酸铅和单质碲粉均为0.00597摩尔，将碲粉放入聚四氟乙烯罐内，将硝酸铅用去离子水溶解后加到聚四氟乙烯罐内，再往聚四氟乙烯罐内加入0.01194摩尔硼氢化钠，聚四氟乙烯罐内加入去离子水使达到聚四氟乙烯罐体积的80-90％，加盖后置于高压釜中密闭。将高压釜放入炉子中加热至100℃保温10小时后冷却至室温；将产物用漏斗过滤，并用稀盐酸、去离子水、无水乙醇交替清洗产物多次直至呈中性。将经过滤洗涤的产物在真空干燥箱中于真空度＜133Pa，室温处理4小时，即可得PbTe热电材料。测得其平均粒径为8nm。
实施列2
制备AgnPbMnTe1+2n，M为Sb，n＝0.05，即Ag0.05PbSb0.05Te1.1
称取硝酸银、硝酸铅、硝酸锑、单质碲粉分别为0.0002785、0.005570、0.0002785、0.006128摩尔，将碲粉放入聚四氟乙烯罐内，将硝酸铅、硝酸锑、硝酸银分别用去离子水溶解后依次加到反应容器内，再往反应容器内加入0.01226摩尔硼氢化钠，反应容器内加入去离子水使达到容器体积的80-90％，加盖后置于高压釜中密闭。将高压釜放入炉子中加热至150℃保温5小时后冷却至室温；将产物用漏斗过滤，并用稀盐酸、去离子水、无水乙醇交替清洗产物多次直至呈中性。将经过滤的产物在真空干燥箱中于真空度＜133Pa，室温处理2小时即可。测得其平均粒径为15nm。
实施列3
制备AgnPbMnTe1+2n，M为Sb，n＝0.1，即Ag0.1PbSb0.1Te1.2
称取硝酸银、硝酸铅、硝酸锑、单质碲粉分别为0.000510、0.00510、0.000510、0.00612摩尔，将碲粉放入反应容器内，将硝酸铅、硝酸锑、硝酸银分别用去离子水溶解后依次加到反应容器内，再往反应容器内加入0.01224摩尔硼氢化钠，反应容器内加入去离子水使达到容器体积的80-90％，加盖后置于高压釜中密闭。将高压釜放入炉子中加热至200℃保温1小时后冷却至室温；将产物用漏斗过滤，并用稀盐酸、去离子水、无水乙醇交替清洗产物多次直至呈中性。将经过滤的产物在真空干燥箱中于真空度＜133Pa，室温处理4小时即可。测得其平均粒径为65nm。
实施例4
制备AgnPbMnTe1+2n，M为Bi，n＝0.05，即Ag0.05PbBi0.05Te1.1
称取硝酸银、氯化铅、硝酸铋、单质碲粉分别为0.0002785、0.005570、0.0002785、0.006128摩尔，将碲粉放入反应容器内，将氯化铅、硝酸铋、硝酸银分别用去离子水溶解后依次加到反应容器内，再往反应容器内加入0.01226摩尔硼氢化钾，反应容器内加入去离子水使达到容器体积的80-90％，加盖后置于高压釜中密闭。将高压釜放入炉子中加热至100℃保温20小时后冷却至室温；将产物用漏斗过滤，并用稀盐酸、去离子水、无水乙醇交替清洗产物多次直至呈中性。将经过滤的产物在真空干燥箱中于真空度＜133Pa，室温处理6小时即可。测得平均粒径为25nm。
实施例5
制备AgnPbMnTe1+2n，M为Bi，n＝0.2，即Ag0.2PbBi0.2Te1.4
称取硝酸银、氯化铅、氯化铋、单质碲粉分别为0.0009265、0.004632、0.0009265、0.006485摩尔，将碲粉放入反应容器内，将氯化铅、氯化铋、硝酸银分别用去离子水溶解后依次加到反应容器内，再往反应容器内加入0.01297摩尔硼氢化钠，反应容器内加入去离子水使达到容器体积的80-90％，加盖后置于高压釜中密闭
将高压釜放入炉子中加热至100℃保温10小时后冷却至室温；将产物用漏斗过滤，并用稀盐酸、去离子水、无水乙醇交替清洗产物多次直至呈中性。将经过滤的产物在真空干燥箱中于真空度＜133Pa，室温处理4小时即可。测得其平均粒径为20nm。

Claims (5)

1、纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法，该方法步骤如下：
(1)、把碲粉加入到硝酸银、铅、锑或铋的氯化盐或硝酸盐的去离子水溶液中，再加入还原剂，其中硝酸银、铅、锑或铋的氯化盐或硝酸盐、碲粉、还原剂的摩尔比分别为n∶1∶n∶1+2n∶2+4n，0≤n≤0.2，所述还原剂为碱金属的硼氢化物；
(2)、加热至100-200℃保温1-20小时后冷却至室温；
(3)、将产物过滤、洗涤后进行真空干燥处理，即可得到纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅热电材料。
2、如权利要求1所述的纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法，其特征在于所述的还原剂为硼氢化钠或硼氢化钾。
3、如权利要求1所述的纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法，其特征在于所用的反应容器为聚四氟乙烯罐。
4、权利要求1～3的任一纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法，其特征在于所述的洗涤步骤是采用稀盐酸或稀硝酸、去离子水、无水乙醇交替清洗所述产物多次直至呈中性。
5、权利要求1～3的任一纳米级银和锑或银和铋掺杂的碲化铅的制备方法，其特征在于所述的真空干燥处理条件为真空度＜133Pa，温度为室温，时间2～6小时。
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