專利名稱：ZnO/β-FeSi₂復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及一種復(fù)合材料及制備方法。。
背景技術(shù)：
卩-FeSi2是適于在200。C 90(TC溫度范圍內(nèi)工作的熱電材料，它具有高抗 氧化性，無毒，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。正是由于這些特征，P-FeSi2己經(jīng)引起了越 來越廣泛的關(guān)注。但P-FeSi2在長(zhǎng)期高溫服役條件下抗氧化性較差，從而使其 應(yīng)用受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決P-FeSi2在長(zhǎng)期高溫服役條件下抗氧化性差的問 題，而提供一種ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料及制備方法。
ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料按重量份數(shù)比由5~20份油酸鈉水溶液、4 8份 卩-FeSi2和2~4份乙酸鋅制成。
ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料按以下步驟制備 一、按重量份數(shù)比向5~20份油酸 鈉水溶液中加入4~8份(3-FeSi2，在攪拌速度為l 3r/s的條件下攪拌20 30min; 二、將2 4份乙酸鋅溶于異丙醇中，再滴加乙二醇胺，在40 50'C的恒溫水浴 中攪拌20 30min，攪拌速度為1 3r/s;三、將步驟一制備的混合液超聲處理 10 20min，然后加入到步驟二制備的混合溶液中，在50~60°C的恒溫水浴中攪 拌l 2h，攪拌速度為l 3r/s;四、將步驟三制備的混合液在80 12(TC下烘干 10~15h，然后在500 55(TC下熱處理l~3h，即得ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料；其中 步驟二中異丙醇與乙二醇胺的體積比為100~150:1，乙酸鋅的重量與異丙醇的 體積比為1 2:30。
本發(fā)明方法使P-FeSi2的工作溫區(qū)變寬，本發(fā)明得到的ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材 料與未經(jīng)包覆的卩-FeSi2粒子相比抗氧化性能明顯增強(qiáng)，未經(jīng)包覆的卩-FeSi2粒 子在40(TC燒結(jié)之后有明顯的增重，經(jīng)ZnO包覆的p-FeSb粒子在400"C燒結(jié) 之后未有明顯的增重，繼續(xù)升溫在60(TC燒結(jié)之后有明顯的增重，出現(xiàn)增重的 原因是由于卩-FeSi2在高溫條件下與氧發(fā)生反應(yīng)生成氧化物。未經(jīng)包覆的 P-FeSi2粒子熱導(dǎo)率在60(TC后有明顯的升高，而經(jīng)ZnO包覆的P-FeSi2粒子在0 80(TC內(nèi)熱導(dǎo)率均隨溫度增加而降低。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方 式間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料按重量份數(shù)比由5 20 份油酸鈉水溶液、4~8份p-FeSi2和2~4份乙酸鋅制成。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是ZnO/|3-FeSi2復(fù) 合材料按重量份數(shù)比由IO份油酸鈉水溶液、6份(3-FeSi2和3份乙酸鋅制成。 其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是油酸鈉水溶 液的摩爾濃度為0.2 0.4mol/L。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料按以下步驟制備一、 按重量份數(shù)比向5 20份油酸鈉水溶液中加入4 8份(3-FeSi2，在攪拌速度為l 3r/s的條件下攪拌20 30min; 二、將2~4份乙酸鋅溶于異丙醇中，再滴加乙 二醇胺，在40 50'C的恒溫水浴中攪拌20 30min，攪拌速度為1 3r/s;三、 將步驟一制備的混合液超聲處理10 20min，然后加入到步驟二制備的混合溶 液中，在50 6(TC的恒溫水浴中攪拌1 2h，攪拌速度為1 3r/s;四、將步驟 三制備的混合液在80 120。C下烘干10 15h，然后在500 550。C下熱處理l~3h， 即得ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料；其中步驟二中異丙醇與乙二醇胺的體積比為 100 150:1，乙酸鋅的重量與異丙醇的體積比為1~2:30。
本實(shí)施方式所用的乙酸鋅、異丙醇和乙二醇胺均為分析純。
本實(shí)施方式制得的ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料在600°C以上條件下才發(fā)生氧化， 在0 800°C內(nèi)熱導(dǎo)率均隨溫度增加而降低
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟二中油酸鈉 水溶液的摩爾濃度為0.2~0.4mol/L。其它步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中的攪拌 時(shí)間為22~28min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中的攪拌 時(shí)間為20min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中的攪拌時(shí)間為30min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟一中的攪拌 時(shí)間為25min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四或六不同的是步驟二中的 攪拌時(shí)間為22 28min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四或六相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四或六不同的是步驟二中 的攪拌時(shí)間為20min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四或六相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四或六不同的是步驟二中 的攪拌時(shí)間為30min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四或六相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四或六不同的是步驟二中 的攪拌時(shí)間為25min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四或六相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同的是步驟三中的超 聲時(shí)間為12 18min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同的是步驟三中的超 聲時(shí)間為10min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同的是步驟三中的超 聲時(shí)間為20min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十不同的是步驟三中的超 聲時(shí)間為15min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四、六或十四不同的是步 驟三中的攪拌時(shí)間為1.5h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四、六或十四相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四、六或十四不同的是步
驟三中的攪拌時(shí)間為lh。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四、六或十四相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四、六或十四不同的是步 驟三中的攪拌時(shí)間為2h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四、六或十四相同。
具體實(shí)施方式
二十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十八不同的是步驟四中
烘干時(shí)間為12~14h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十八相同。
具體實(shí)施方式
二十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十八不同的是步驟四中 烘干時(shí)間為10h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十八相同。
具體實(shí)施方式
二十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十八不同的是步驟四中烘干時(shí)間為15h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十八相同。
具體實(shí)施方式
二十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十八不同的是步驟四中 烘干時(shí)間為13h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十八相同。
具體實(shí)施方式
二十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四、六、十四或二十一 不同的是步驟四中熱處理時(shí)間為2h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四、六、 十四或二十一相同。
具體實(shí)施方式
二十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四、六、十四或二十一 不同的是步驟四中熱處理時(shí)間為lh。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四、六、 十四或二十一相同。
具體實(shí)施方式
二十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四、六、十四或二十一 不同的是步驟四中熱處理時(shí)間為3h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四、六、 十四或二十一相同。
具體實(shí)施方式
二十八本實(shí)施方式ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料的制備方法按以 下步驟實(shí)現(xiàn) 一、按重量份數(shù)比向10份油酸鈉水溶液中加入4份p-FeSi2，在 攪拌速度為1 3r/s的條件下攪拌20min; 二、將2份乙酸鋅溶于異丙醇中， 再滴加乙二醇胺，在4(TC的恒溫水浴中攪拌20min，攪拌速度為1 3r/s;三、 將步驟一制備的混合液超聲處理20min，然后加入到步驟二制備的混合溶液 中，在50。C的恒溫水浴中攪拌lh，攪拌速度為l 3r/s;四、將步驟三制備的 混合液在10(TC下烘干10h，然后在50(TC下熱處理lh，即得ZnO/p-FeSi2復(fù)合 材料；其中步驟二中異丙醇與乙二醇胺的體積比為100:1，乙酸鋅的重量與異 丙醇的體積比為1:30。
本實(shí)施方式制得的ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料在600°C以上條件下才發(fā)生氧化， 在0~800°C內(nèi)熱導(dǎo)率均隨溫度增加而降低。
權(quán)利要求
1、ZnO/β-FeSi2復(fù)合材料，其特征在于ZnO/β-FeSi2復(fù)合材料按重量份數(shù)比由5～20份油酸鈉水溶液、4～8份β-FeSi2和2～4份乙酸鋅制成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZnO/卩-FeSi2復(fù)合材料，其特征在于ZnO/p-FeSi2 復(fù)合材料按重量份數(shù)比由10份油酸鈉水溶液、6份p-FeSi2和3份乙酸鋅制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料，其特征在于油酸鈉 水溶液的摩爾濃度為0.2 0.4mol/L。
4、 如權(quán)利要求1所述ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料的制備方法是按以下步驟制備 一、按重量份數(shù)比向5~20 份油酸鈉水溶液中加入4~8份|3-FeSi2，在攪拌速度為l 3r/s的條件下攪拌 20 30min; 二、將2 4份乙酸鋅溶于異丙醇中，再滴加乙二醇胺，在40 50 。C的恒溫水浴中攪拌20 30min，其中攪拌速度為1 3r/s;三、將步驟一制備 的混合液超聲處理1(K20min，然后加入到步驟二制備的混合溶液中，在50 60 。C的恒溫水浴中攪拌l~2h，其中攪拌速度為l 3r/s;四、將步驟三制備的混 合液在80 120。C下烘干10~15h，然后在500 55(TC下熱處理l~3h，即得 ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料；其中步驟二中異丙醇與乙二醇胺的體積比為 100 150:1，乙酸鋅的重量與異丙醇的體積比為1~2:30。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 步驟一中的攪拌時(shí)間為22 28min。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料的制備方法，其特征 在于步驟二中的攪拌時(shí)間為22 28min。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的ZnO/p-FeSi2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 步驟三中的超聲處理時(shí)間為12 18min。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4、 5或7所述的ZnO/卩-FeSi2復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于步驟三中的攪拌時(shí)間為1.5h。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 步驟四中烘干時(shí)間為12~14h。
10、 根據(jù)權(quán)利要求4、 5、 7或9所述的ZnO/(3-FeSi2復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于步驟四中熱處理時(shí)間為2h。
全文摘要
ZnO/β-FeSi₂復(fù)合材料及制備方法，它涉及一種復(fù)合材料及制備方法。它解決了β-FeSi₂在長(zhǎng)期高溫服役條件下抗氧化性差的問題。ZnO/β-FeSi₂復(fù)合材料由油酸鈉水溶液、β-FeSi₂和乙酸鋅制成。本發(fā)明的制備方法如下一、向油酸鈉水溶液中加入β-FeSi₂，并攪拌；二、將乙酸鋅溶于異丙醇中，再滴加乙二醇胺，水浴加熱，攪拌；三、將步驟二制備的混合液超聲，然后加入到步驟三中制備的混合溶液中，水浴加熱，攪拌；四、烘干、熱處理，ZnO/β-FeSi₂復(fù)合材料。本發(fā)明方法制得的ZnO/β-FeSi₂復(fù)合材料在長(zhǎng)期高溫服役條件下抗氧化性好。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便。
文檔編號(hào)H01L35/14GK101436640SQ200810209809
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者玉 周, 曲秀榮, 賈德昌 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)