一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料的制備方法一、技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及熱電材料制備領(lǐng)域，具體地說是一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料的制備方法。二、

背景技術(shù)：
熱電材料是將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的一類功能材料，其利用Seebeck效應(yīng)可將熱能直接轉(zhuǎn)化成電能—溫差發(fā)電，或利用Peltier效應(yīng)通過電能驅(qū)動實現(xiàn)熱量從冷端向熱端的輸運(yùn)—熱電制冷。一方面熱電材料可在無環(huán)境污染的條件下將工業(yè)余熱、太陽能、地?zé)岬葻嵩吹靡杂行Ю?，另一方面工作無噪音、無排放、安全不失效特點(diǎn)可使其應(yīng)用于日常生活以及軍事、信息等高技術(shù)領(lǐng)域。由于人類對緩解能源危機(jī)和治理環(huán)境污染兩方面的迫切需要，研究和開發(fā)熱電功能材料已成為各國發(fā)展戰(zhàn)略及材料、物理等領(lǐng)域的必然和緊迫任務(wù)。目前，國內(nèi)外研究報道的熱電材料制備方法較多的是水熱法、機(jī)械合金化、薄膜法、低維化法、摻雜法、氧化物合成法等。武漢理工大學(xué)(國家發(fā)明專利CN104671222A)采用銦單質(zhì)作為助燃劑促進(jìn)發(fā)生自蔓延燃燒合成反應(yīng)，制備Sb2Te3基熱電粉體，再進(jìn)行等離子體放電燒結(jié)，熱電優(yōu)值ZT提升至0.71。北京科技大學(xué)(國家發(fā)明專利CN101656292A)采用造孔劑溶解鉍碲基納米粉末再進(jìn)行等離子體放電燒結(jié)，燒結(jié)過程中利用造孔劑的升華揮發(fā)，在塊體材料中形成納米孔洞結(jié)構(gòu)。但現(xiàn)有制備熱電材料的方法普遍存在工藝復(fù)雜、成本較高、處理時間較長、難以批量生產(chǎn)的問題。三、

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明旨在提供一種具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料的制備方法，所要解決的技術(shù)問題是提高傳統(tǒng)Bi-Te基熱電材料熱電轉(zhuǎn)換效率和力學(xué)性能。本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料的制備方法，其特點(diǎn)在于包括如下步驟：(1)制備Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體對粒徑不大于100μm的Bi0.5Sb1.5Te3熱電粉末進(jìn)行活化，然后干燥；將活化的Bi0.5Sb1.5Te3熱電粉末加入化學(xué)鍍鍍液中，60℃下對化學(xué)鍍鍍液進(jìn)行超聲水浴，完成包覆；然后過濾、洗滌并干燥，所得粉體在氫氣中還原，即獲得具有Cu鍍層的Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體；所述化學(xué)鍍鍍液是由硫酸銅、甲醛和乙二胺四乙酸二鈉混合構(gòu)成的水溶液，并通過氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至12；(2)制備具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料將步驟(1)所制備的Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體以10MPa的單位壓力壓制得到壓坯；將所述壓坯置于放電等離子燒結(jié)爐中，在Ar保護(hù)下，20～60MPa的壓力下，以60℃/min的升溫速率升溫至400-450℃，燒結(jié)3-5min，即獲得具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi0.5Sb1.5Te3-Cu塊體熱電材料。其中，所述Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體中Cu鍍層的厚度通過化學(xué)鍍鍍液中硫酸銅的濃度進(jìn)行控制。步驟(1)在氫氣中還原的還原溫度300℃，還原時間1-1.5小時。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：與目前水熱合成制備方法相比，本發(fā)明的方法所得Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體中Cu鍍層的成分可控，且制粉量大、速度快、粉體鍍層均勻；此外，本發(fā)明的處理工藝較簡單、設(shè)備成本較低；所制備的具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料熱導(dǎo)率低、電導(dǎo)率高，且ZT值和硬度同時獲得提升。四、附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1所得Bi0.5Sb1.5Te3-Cu(0.22wt.％)塊體熱電材料與不含銅(0wt.％)的Bi0.5Sb1.5Te3塊體熱電材料的熱電傳輸性能對比圖：(a)塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率，(b)功率因子，(c)熱導(dǎo)率，(d)ZT值；圖2為本發(fā)明實施例2所得Bi0.5Sb1.5Te3-Cu(0.05.％)塊體熱電材料與不含銅(0wt.％)的Bi0.5Sb1.5Te3塊體熱電材料的熱電傳輸性能對比圖：(a)塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率，(b)功率因子，(c)熱導(dǎo)率，(d)ZT值；圖3為本發(fā)明實施例3所得Bi0.5Sb1.5Te3-Cu(0.15wt.％)塊體熱電材料與不含銅(0wt.％)的Bi0.5Sb1.5Te3塊體熱電材料的熱電傳輸性能對比圖：(a)塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率，(b)功率因子，(c)熱導(dǎo)率，(d)ZT值。五、具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例1：本實施例按如下步驟制備具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料：(1)制備Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體取粒徑不大于100μm的Bi0.5Sb1.5Te3熱電粉末為基體粉末，在濃度為5％的硝酸溶液中超聲水浴30分鐘，之后沉淀，并用去離子水沖洗3遍，在50℃下干燥4小時，得到活化的Bi0.5Sb1.5Te3熱電粉末。將活化的Bi0.5Sb1.5Te3熱電粉末加入化學(xué)鍍鍍液中，在60℃下對化學(xué)鍍鍍液超聲水浴30分鐘，包覆粉末；然后沉淀，并用去離子水沖洗3遍，隨后在50℃下干燥4小時，所得粉體在氫氣中300℃下還原1小時，即獲得具有Cu鍍層的Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體；化學(xué)鍍鍍液包括5g/L的硫酸銅、7mL/L的甲醛和20g/L的乙二胺四乙酸二鈉，且使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至12。(2)制備具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi-Te基熱電材料將步驟(1)所制備的Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體以10MPa的單位壓力壓制得到壓坯；將壓坯置于放電等離子燒結(jié)爐中，在Ar氣氛中，40MPa的壓力下，以60℃/min的升溫速率升溫至400℃，燒結(jié)3min，即獲得具有核-殼結(jié)構(gòu)的Bi0.5Sb1.5Te3-Cu塊體熱電材料。本實施例所制備的具有Cu鍍層的Bi0.5Sb1.5Te3-Cu核-殼結(jié)構(gòu)粉體，Cu在整個粉體中質(zhì)量比含量達(dá)到0.22wt.％；所制得的壓坯在400℃溫度下燒結(jié)3mi...