本發(fā)明涉及提高氧化物熱電材料的熱電性能的方法，屬于材料加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱電材料是一種先進(jìn)的能量轉(zhuǎn)換材料，可實(shí)現(xiàn)熱能和電能的直接轉(zhuǎn)換。而氧化物熱電材料因其具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，能在高溫條件下抗氧化，制備過程簡單，綠色經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種在高溫條件下具有潛在應(yīng)用前景的新型熱電轉(zhuǎn)換材料。
然而現(xiàn)有的制備技術(shù)制備的氧化物熱電材料都存在塞貝克系數(shù)低、電導(dǎo)率低和導(dǎo)熱系數(shù)高等缺點(diǎn)，導(dǎo)致其熱電性能較差。目前主要是通過摻雜的方法來提高氧化物熱電材料的熱電性能，但是摻雜技術(shù)不可控，對環(huán)境有一定的污染，成本過高，不適合工業(yè)化生產(chǎn)，且對提高氧化物熱電材料的熱電性能效果不太顯著。
申請?zhí)枮?00510012221.1的中國專利申請公開了一種N型鈮酸鈷氧化物熱電材料及其制備方法，其采用摻雜的方法來提高氧化物熱電材料的熱電性能，技術(shù)不可控，對環(huán)境有一定的污染，成本過高，不適合工業(yè)化生產(chǎn)，且對提高氧化物熱電材料的熱電性能效果不太顯著。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高氧化物熱電材料熱電性能的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提高氧化物熱電材料的熱電性能的方法包括將氧化物熱電材料在惰性氛圍中電弧熔煉，所述電弧熔煉的過程是將氧化物熱電材料在8～15秒內(nèi)加熱至其熔點(diǎn)，隨后4～9秒內(nèi)冷卻至15～29℃。
進(jìn)一步的，所述氧化物熱電材料為NaCo2O4、Ca3Co4O9、SrTiO3、CaMnO3、LaCoO3、LaAlO3、RCoO3、BaPbO3、CuAlO2、BiCuSeO、Bi2O2Se、BaSrPbO3、In4Sn3O12、ZnO、NiO、CuO、TiO2、SnO2、ZrO2、CeO2、Cu2O、WO3、In2O3、Y2O3或Nb2O5。
進(jìn)一步的，所述方法還包括在電弧熔煉前將氧化物熱電材料壓制成型，優(yōu)選的壓力范圍200～800MPa，優(yōu)選壓制成丸狀。
進(jìn)一步的，所述方法還包括將電弧熔煉的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，研磨即得高熱電性能的氧化物熱電材料。
優(yōu)選的，所述惰性氛圍采用氬氣。
優(yōu)選的，所述電弧熔煉采用電弧熔煉爐，所述電弧熔煉爐的坩堝為水冷銅坩堝。
優(yōu)選的，所述電弧熔煉的過程重復(fù)三次。
優(yōu)選的，所述電弧熔煉的過程的電流為300～1200A。
優(yōu)選的，所述高熱電性能的氧化物熱電材料的顆粒直徑分布為0.1～20um。
本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是，提供一種氧化物熱電材料，所述氧化物熱電材料由上述方法制備得到，其氧化物熱電材料的顏色加深，且ZT值提高0.08～0.35。
有益效果：本發(fā)明提供的提高氧化物熱電材料熱電性能的方法通過電弧熔煉快速熔融和急冷的過程，能夠使氧化物熱電材料有效地保持在亞穩(wěn)相狀態(tài)并減少了晶界缺陷，從而提高氧化物熱電材料熱電性能，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.綠色經(jīng)濟(jì):整個電弧熔煉過程中沒有涉及到化學(xué)反應(yīng)，無廢水、廢氣產(chǎn)生，對環(huán)境無污染；同時，沒有用到化學(xué)藥品，降低了生產(chǎn)成本，綠色經(jīng)濟(jì)。
2.過程可控：電弧熔煉爐的坩堝為水冷銅坩堝，依靠調(diào)節(jié)水速可定量調(diào)節(jié)冷卻速度，而熔化溫度可通過調(diào)節(jié)功率實(shí)現(xiàn)。
3.效果顯著、工藝簡單。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的提高氧化物熱電材料的熱電性能的方法包括將氧化物熱電材料在惰性氛圍中電弧熔煉，所述電弧熔煉的過程是將氧化物熱電材料在8～15秒內(nèi)加熱至其熔點(diǎn)，隨后4～9秒內(nèi)冷卻至15～29℃。
進(jìn)一步的，所述氧化物熱電材料為NaCo2O4、Ca3Co4O9、SrTiO3、CaMnO3、LaCoO3、LaAlO3、RCoO3、BaPbO3、CuAlO2、BiCuSeO、Bi2O2Se、BaSrPbO3、In4Sn3O12、ZnO、NiO、CuO、TiO2、SnO2、ZrO2、CeO2、Cu2O、WO3、In2O3、Y2O3或Nb2O5。
進(jìn)一步的，所述方法還包括在電弧熔煉前將氧化物熱電材料壓制成型，優(yōu)選的壓力范圍200～800MPa，優(yōu)選壓制成丸狀。
進(jìn)一步的，所述方法還包括將電弧熔煉的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，研磨即得高熱電性能的氧化物熱電材料。
優(yōu)選的，所述惰性氛圍采用氬氣。
優(yōu)選的，所述電弧熔煉采用電弧熔煉爐，所述電弧熔煉爐的坩堝為水冷銅坩堝。
優(yōu)選的，所述電弧熔煉的過程重復(fù)三次。
優(yōu)選的，所述電弧熔煉的過程的電流為300～1200A。
優(yōu)選的，所述高熱電性能的氧化物熱電材料的顆粒直徑分布為0.1～20um。
本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是，提供一種氧化物熱電材料，所述氧化物熱電材料由上述方法制備得到，其氧化物熱電材料的顏色加深，且ZT值提高0.08～0.35。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
實(shí)施例1
首先將氧化物熱電材料ZnO粉末在350Mpa下模壓制成丸狀，放入鐘罩式電弧熔煉爐中。
再將電弧熔煉爐內(nèi)抽真空，反復(fù)抽幾次，直到電弧爐內(nèi)的真空度低于10-2Pa時，沖入惰性氣體氬氣進(jìn)行保護(hù)。
然后調(diào)節(jié)熔煉電流650A進(jìn)行熔煉，同時把水速調(diào)至最大處，使丸狀氧化物熱電材料ZnO在電弧高溫作用下12秒熔化滴落到水冷銅坩堝內(nèi)，6秒冷卻至室溫，反復(fù)熔煉三次。
最后將冷卻后的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，研磨，顆粒直徑分布為0.4～8um。
所得到的氧化物熱電材料ZnO的顏色由白色變成了米黃色，且熱電性能得到顯著提高，其熱電性能詳見表1。
實(shí)施例2
首先將氧化物熱電材料NaCo2O4粉末在450Mpa下模壓制成丸狀，放入鐘罩式電弧熔煉爐中。
再將電弧熔煉爐內(nèi)抽真空，反復(fù)抽幾次，直到電弧爐內(nèi)的真空度低于10-2Pa時，沖入惰性氣體氬氣進(jìn)行保護(hù)。
然后調(diào)節(jié)熔煉電流550A進(jìn)行熔煉，同時把水速調(diào)至最大處，使丸狀氧化物熱電材料NaCo2O4在電弧高溫作用下9秒熔化滴落到水冷銅坩堝內(nèi)，5秒冷卻至室溫，反復(fù)熔煉三次。
最后將冷卻后的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，研磨，顆粒直徑分布為0.8～12um。
所得到的氧化物熱電材料NaCo2O4的顏色由淺灰色變成了黑色，且熱電性能得到顯著提高，其熱電性能詳見表1。
實(shí)施例3
首先將氧化物熱電材料SrTiO3粉末在600Mpa下模壓制成丸狀，放入鐘罩式電弧熔煉爐中。
再將電弧熔煉爐內(nèi)抽真空，反復(fù)抽幾次，直到電弧爐內(nèi)的真空度低于10-2Pa時，沖入惰性氣體氬氣進(jìn)行保護(hù)。
然后調(diào)節(jié)熔煉電流500A進(jìn)行熔煉，同時把水速調(diào)至最大處，使丸狀氧化物熱電材料SrTiO3在電弧高溫作用下10秒熔化滴落到水冷銅坩堝內(nèi)，4秒冷卻至室溫，反復(fù)熔煉三次。
最后將冷卻后的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，研磨，顆粒直徑分布為0.5～9um。
所得到的氧化物熱電材料SrTiO3的顏色由褐色變成了黑色，且熱電性能得到顯著提高，其熱電性能詳見表1。
對比例1
對比例1與實(shí)施例1相似，不同之處為，對比例1的ZnO壓制成型后，在超高壓燒結(jié)模具中燒結(jié)，而非電弧熔煉，燒結(jié)壓力9Gpa,1200℃燒結(jié)1分鐘。
得到的顆粒直徑分布為5～12um。
所得到的氧化物熱電材料ZnO的顏色淡黃色，其熱電性能詳見表1。
對比例2
對比例2與實(shí)施例2相似，不同之處為，對比例2的NaCo2O4壓制成型后，在高壓燒結(jié)模具中燒結(jié)，而非電弧熔煉，燒結(jié)壓力9Gpa,1200℃燒結(jié)1分鐘。
得到的顆粒直徑分布為7-15um。
所得到的氧化物熱電材料NaCo2O4的顏色深灰色，其熱電性能詳見表1。
對比例3
對比例3與實(shí)施例3相似，不同之處為，對比例3的SrTiO3壓制成型后，在高壓燒結(jié)模具中燒結(jié)，而非電弧熔煉，燒結(jié)壓力9Gpa,1200℃燒結(jié)1分鐘。
得到的顆粒直徑分布為2～14um。
所得到的氧化物熱電材料SrTiO3的顏色咖啡色，其熱電性能詳見表1。
表1實(shí)施例及對比例熱電性能
由上述實(shí)施例及對比例可以看出，本發(fā)明的氧化物熱電材料制備方法簡單，由于該方法經(jīng)歷了多次快速熔融和急冷的過程，能夠使氧化物熱電材料有效地保持在亞穩(wěn)相狀態(tài)并減少了晶界缺陷，從而使其熱電性能得到顯著提高。而且，由于該方法屬于物理分離方法和沒有用到化學(xué)藥品，所以無廢水、廢氣產(chǎn)生，對環(huán)境無污染，降低了生產(chǎn)成本，減少了能源消耗，適合工業(yè)化生產(chǎn)。