專利名稱：一種銻摻雜碲化鉍納米線的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料技術領域，涉及一種納米熱電材料的制備方法，具體涉 及一種銻摻雜碲化鉍納米線熱電材料的制備方法。
背景技術：
在熱電能源轉換領域，尋求高效熱電材料具有重要意義。熱電材料的性
質通常用一個無量綱的參數即熱電優(yōu)值ZT表征ZT=S2oT/K (S為Seebeck 系數、o為電導率、K為熱導率)。對熱電材料而言，ZT值越大，則熱電材料 的熱電轉換效率就越高。用熱電材料構造的熱電轉換裝置由于具有無傳動部 件、無噪聲運行，無污染等優(yōu)異性能因而在遙感導航系統、計算機CPU冷卻、 工業(yè)余熱廢熱發(fā)電等方面具有廣闊的應用前景。
碲化鉍是研究最早、發(fā)展比較成熟的熱電材料，在室溫附近其ZT值接近 1。理論和實驗研究表明納米化能極大提高材料的熱電性能，尤其是一維納米 線，具有很強的量子限域效應和熱導降低效應，因而能極大地提高熱電材料 的熱電性能。制備熱電材料納米線的方法主要是氧化鋁模板法，使用這種方 法能得到尺寸可控的納米線，但形成的納米線屬多晶結構，模板孔道堵塞使 形成的納米線不連續(xù)，以及用強酸去除模板時常造成對納米線的損害，這些 嚴重影響材料的熱電性能。另一方面，碲化鉍具有層狀結構，通過摻雜金屬原 子于層間空隙中發(fā)生振動能增強聲子散射，因而可以降低其熱導率，提升材料 的熱電性能。例如Hyuan Dow-bin用熱壓的方法制備得了 (Bi。，Sb。75) 2Te3 合金(Journal of Materials Science, 2001,36: 1285-1291)， K. Park等用 粉束擠壓技術審ll備了 Bi。5Sb,.5 Te:i合金(Materials Science and Engineering B， 2002， 88， 103-106)。但這些機械方法耗能高且不能獲得納米化材料。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種工藝簡單、能耗低的為了達到上述目的，本發(fā)明方法包括以下步驟
步驟(l).將摩爾比為1: 9 99的氯化銻和氯化鉍與乙二胺四乙酸二鈉一 起加入水中，形成絡合物溶液；絡合物溶液中氯化鉍和氯化銻的總量與乙二 胺四乙酸二鈉的摩爾比為1: 1 2，絡合物溶液中氯化鉍和氯化銻總量的摩爾 濃度為0. 01 0. 1M;
歩驟(2).將正碲酸溶解在水中形成濃度為0. 1 0. 5M的正碲酸水溶液； 步驟(3).將絡合物溶液與正碲酸水溶液混合，絡合物溶液中所含氯化鉍
和氯化銻的總量與正碲酸水溶液中所含正碲酸的量的摩爾比為2: 3;然后加
入過量的還原劑，在80 120°下回流反應4 6小時；
歩驟(4).反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀，沉淀物洗滌、干燥
后即得到銻摻雜碲化鉍納米線。
其中步驟(3)中所述的還原劑為硼氫化鈉或一水合肼，還原劑與氯化鉍和
氯化銻總量的摩爾比為5 10: 1。
本發(fā)明方法反應條件溫和，操作簡便、能耗低，形成的銻摻雜碲化鉍納 米線具有好的結晶性。
具體實施例方式
以下列舉具體實施例來說明本發(fā)明方法。
實施例1:
(1) 將28. 38g (0. 09mol)氯化鉍、2. 28g (0. Olmol)氯化銻和74. 44g (0. 2mo1) 乙二胺四乙酸二鈉加入在1000ml水中，攪拌溶解，形成透明的絡合物溶液；
(2) 將34.44g (0. 15mol)正碲酸溶解在1500ml水中形成正碲酸水溶液；
(3) 在配有冷凝管、磁攪拌的反應器中倒入上述絡合物溶液和正碲酸水溶液， 混合后加入18. 9g (0. 5mo1)硼氫化鈉，然后在120 "C下回流反應4小時；
(4) 反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀并洗滌、干燥即得銻摻雜碲化 鉍納米線。
實施例2:
(l)將31. 2g(0. 099mol)氯化鉍、0. 2:3g(0, OOlmol)氯化銻和37. 32g(0. Olmol)乙二胺四乙酸二鈉加入在1000ml水中，攪拌溶解，形成透明的絡合物溶液；
(2) 將34.44g (0. 15mol)正碲酸溶解在300ml水中形成正碲酸水溶液；
(3) 在配有冷凝管、磁攪拌的反應器中倒入上述絡合物溶液和正碲酸水溶液， 混合后加入3. 78g (0. lmol)硼氫化鈉，然后在80 "C下回流反應6小時；
(4) 反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀并洗滌、干燥即得銻摻雜碲化 鉍納米線。
實施例3:
(1) 將29. 96g(0. 095mol)氯化鉍、1. 14g(0. 005mol)氯化銻和55. 98g(0. 15mol) 乙二胺四乙酸二鈉加入在3000ml水中，攪拌溶解，形成透明的絡合物溶液；
(2) 將34. 44g (0. 15mol)正碲酸溶解在500ml水中形成正碲酸水溶液；
(3) 在配有冷凝管、磁攪拌的反應器中倒入上述絡合物溶液和正碲酸水溶液， 混合后加入30. 26g (0.8mol)硼氫化鈉，然后在100 °C下回流反應5小時；
(4) 反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀并洗滌、干燥即得銻摻雜碲化 鉍納米線。
實施例4:
(1) 將14. 19g(0. 045mol)氯化鉍、1. 14g(0, 005mol)氯化銻和37. 32g(0. lmol) 乙二胺四乙酸二鈉加入在1000ml水中，攪拌溶解，形成透明的絡合物溶液；
(2) 將17. 22g (0. 075mol)正碲酸溶解在150ml水中形成正碲酸水溶液；
(3) 在配有冷凝管、磁攪拌的反應器中倒入上述絡合物溶液和正碲酸水溶液， 混合后加入25.03g (0. 5mo1) —水合肼，然后在110 "C下回流反應5小時；
(4) 反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀并洗滌、干燥即得銻摻雜碲化 鉍納米線。
實施例5:
(1) 將14. 19g(0. 045mol)氯化鉍、1. 14g(0. 005mol)氯化銻和18. 66g(0. 05mol) 乙二胺四乙酸二鈉加入在1000ml水中，攪拌溶解，形成透明的絡合物溶液；
(2) 將17. 22g (0. 075ito1)正碲酸溶解在750ml水中形成正碲酸水溶液；
(3) 在配有冷凝管、磁攪拌的反應器中倒入上述絡合物溶液和正碲酸水溶液，
5混合后加入12. 52g (0. 25mol) —水合肼，然后在120 nC下回流反應5小時； (4)反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀并洗滌、干燥即得銻摻雜碲化 鉍納米線。 實施例6:
(1) 將31. 2g(0. 099mol)氯化鉍、0. 23g(0. 001mol)氯化銻和55. 98g(0. 15mol) 乙二胺四乙酸二鈉加入在800ml水中，攪拌溶解，形成透明的絡合物溶液；
(2) 將34.44g (0. 15mol)正碲酸溶解在1000ml水中形成正碲酸水溶液；
(3) 在配有冷凝管、磁攪拌的反應器中倒入上述絡合物溶液和正碲酸水溶液， 混合后加入30.04g (0.6mol) —水合肼，然后在80 。C下回流反應5小時；
(4) 反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀并洗滌、干燥即得銻摻雜碲化 鉍納米線。
權利要求
1、一種銻摻雜碲化鉍納米線的制備方法，其特征在于該方法的步驟包括步驟(1).將摩爾比為1∶9～99的氯化銻和氯化鉍與乙二胺四乙酸二鈉一起加入水中，形成絡合物溶液；絡合物溶液中氯化鉍和氯化銻的總量與乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為1∶1～2，絡合物溶液中氯化鉍和氯化銻總量的摩爾濃度為0.01～0.1M；步驟(2).將正碲酸溶解在水中形成濃度為0.1～0.5M的正碲酸水溶液；步驟(3).將絡合物溶液與正碲酸水溶液混合，絡合物溶液中所含氯化鉍和氯化銻的總量與正碲酸水溶液中所含正碲酸的量的摩爾比為2∶3；然后加入過量的還原劑，在80～120°下回流反應4～6小時；步驟(4).反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀，將沉淀物洗滌、干燥后即得到銻摻雜碲化鉍納米線。
2、 如權利要求l所述的一種銻摻雜碲化鉍納米線的制備方法，其特征在 于該方法步驟(3)中所述的還原劑為硼氫化鈉或一水合肼，加入的還原劑與氯 化鉍和氯化銻總量的摩爾比為5 10: 1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銻摻雜碲化鉍納米線的制備方法。本發(fā)明首先將氯化銻、氯化鉍和乙二胺四乙酸二鈉一起加入水中，形成絡合物溶液；將正碲酸溶解在水中形成正碲酸水溶液；然后將絡合物溶液與正碲酸水溶液混合，加入過量的還原劑，在80～120°下回流反應4～6小時；反應結束后，將混合液冷卻，分離出沉淀，沉淀物洗滌、干燥后即得到銻摻雜碲化鉍納米線。本發(fā)明方法反應條件溫和，操作簡便、能耗低，形成的銻摻雜碲化鉍納米線具有好的結晶性。
文檔編號C01B19/04GK101492155SQ20091009658
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權日2009年3月9日
發(fā)明者聶秋林, 袁求理 申請人:杭州電子科技大學