CN105274598A - 离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法 - Google Patents

离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105274598A
CN105274598A CN201510795298.4A CN201510795298A CN105274598A CN 105274598 A CN105274598 A CN 105274598A CN 201510795298 A CN201510795298 A CN 201510795298A CN 105274598 A CN105274598 A CN 105274598A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bitese
preparation
choline chloride
current density
deposit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510795298.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105274598B (zh
Inventor
卜路霞
马占林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Agricultural University
Original Assignee
Tianjin Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Agricultural University filed Critical Tianjin Agricultural University
Priority to CN201510795298.4A priority Critical patent/CN105274598B/zh
Publication of CN105274598A publication Critical patent/CN105274598A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105274598B publication Critical patent/CN105274598B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及一种在离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法。它是以氯化胆碱与草酸、丙二酸油浴共熔制备的离子液体为溶剂进行电沉积溶液的配制，采用多电流阶跃控电流的方式进行BiTeSe热电材料薄膜的制备的电沉积方法。电沉积溶液采用油浴控温，温度范围为20℃～140℃，电沉积溶液pH＜3。电沉积过程中，阴极电流密度阶跃范围为-50mA/cm2～5mA/cm2。该电沉积BiTeSe热电材料薄膜的制备方法具有电化学窗口宽，副反应少，制造成本简单，安全可靠，绿色环保等优点。

Description

离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于半导体热电材料技术领域，涉及一种在离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法。
背景技术
随着能源危机和环境污染的加剧，可将大量低品位热能转化成电能的热电转换技术日益受到关注。热电材料，即温差电材料，是一种可实现热能和电能直接相互转换的功能材料，可分为块体材料和薄膜材料两类。其中，薄膜温差电材料被广泛应用于制备微型温差电装置。相对于其它的制备方法，电沉积法由于具有制备条件温和、设备简单、成本低且对材料组成及结构的可控操作等特点，在制备薄膜温差电材料方面更有优势。
在水体系及有机体系中液相电沉积制备室温Bi2Te3及掺杂热电材料薄膜已见大量报道。与传统溶剂相比，离子液体具有较好的热稳定性、导电性、溶解性以及较宽的电化学窗口等特点，为采用电沉积方法制备Bi2Te3及掺杂薄膜温差电材料提供了一条新的途径。
本发明提出了一种在室温下具有良好稳定性的氯化胆碱基离子液体中电沉积制备n型BiTeSe热电材料薄膜的方法。该电沉积BiTeSe热电材料薄膜的方法具有电化学窗口宽，副反应少，制造成本简单，安全可靠，绿色环保等优点。
发明内容
本发明提出了一种电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法，包括:（1）氯化胆碱基离子液体的制备；（2）BiTeSe电沉积溶液的配制；（3）BiTeSe热电材料薄膜的电沉积。其特征在于：它是采用氯化胆碱基离子液体为溶剂进行BiTeSe电沉积溶液的配制，采用多电流阶跃控电流的电沉积方式进行BiTeSe热电材料薄膜的制备，阴极电流密度的阶跃范围为-50mA/cm2～5mA/cm2，优选-20mA/cm2～2mA/cm2。
所述的制备方法中，氯化胆碱基离子液体指的是：氯化胆碱-丙二酸、氯化胆碱-草酸或氯化胆碱-草酸-丙二酸体系油浴控温共熔制备的低共熔溶剂，其中氯化胆碱：草酸的摩尔比范围为1:1～1:4，氯化胆碱：丙二酸的摩尔比范围为1:1～1:5，氯化胆碱：草酸：丙二酸的摩尔比范围为2:1:1～2:3:6。
上述所采用的电沉积方式可以是单独阴极不同电流密度下阶跃电沉积，或者是阴极阳极同时多电流阶跃电沉积；可以是阴极小电流密度下先沉积再阶跃为阴极较大电流密度下沉积，或者是阴极较大电流密度下先沉积再阶跃为阴极小电流密度下沉积，或者是阴极大电流密度下先沉积再阶跃为阳极小电流密度下沉积；阶跃电流密度可以是两种或两种以上。优选阴极小电流密度下先沉积再阶跃为阴极较大电流密度下沉积的电沉积方式。
所述的电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法，是在电沉积过程中，采用油浴控温，温度范围为20℃～140℃，优选是50℃～100℃。电沉积溶液pH＜3，在带有密封盖可密闭的容器内盛放电沉积溶液，通入氮气保护电沉积溶液。
所述的电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法，不仅适用于制备BiTeSe热电材料，也同样适用于制备BiTe、BiSbTe、BiSe、BiSbTeSe热电材料薄膜。
本发明在研究中重点考察了n型BiTeSe热电材料薄膜的电沉积溶液配制的方法和电沉积技术参数的优化选取方法，与现有技术相比所具有的积极效果在于采用氯化胆碱基离子液体为液相溶剂电沉积制备了n型BiTeSe热电材料薄膜，电化学窗口宽，电沉积过程副反应少，绿色环保，可大规模生产，有望提高Bi2Te3基热电材料的温差电性能和ZT值。
附图说明：
附图1阴极小电流沉积后阶跃为大电流沉积电流-时间波形图
附图2BiTeSe热电材料薄膜的表面形貌
附图3BiTeSe热电材料薄膜的能谱分析
附图4阴极多电流阶跃电流-时间波形图
附图5阴极大电流沉积后阶跃为小电流沉积电流-时间波形图
附图6阴极大电流沉积后阶跃为阳极小电流溶解电流-时间波形图。
具体实施方式：
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。其中的氯化胆碱、各种试剂均有市售。
实施例1：
氯化胆碱-丙二酸离子液体中阴极不同电流密度下阶跃电沉积制备n型BiTeSe热电材料薄膜
将氯化胆碱与丙二酸在40℃下，真空干燥24小时后，称取氯化胆碱45g，丙二酸50g，磁力搅拌下，于90℃恒温油浴加热熔融成无色透明的液体即得氯化胆碱-丙二酸离子液体。称取0.2g氯化铋加入到该离子液体中，90℃下油浴控温磁力搅拌溶解后，再加入1g亚碲酸，继续80℃下油浴控温溶解，然后加入0.01g二氧化硒，搅拌控温溶解，完全溶解后继续搅拌30min即制备BiTeSe电沉积溶液，其pH＜3，转入到带有盖子的可密闭操作的电沉积容器中。电源输出电流控制在阴极电流密度-5mA/cm2下电沉积30s，然后阶跃到-8mA/cm2下电沉积4s，循环电沉积，其电流-时间波形如图1所示。溶液油浴控温60℃，通入氮气保护，以铂片为阳极，铜片为阴极，磁力搅拌下电沉积1h，即制备BiTeSe热电材料薄膜，材料为n型，其塞贝克系数为-120μV/K，表面形貌和能谱分析如图2、3所示。
实施例2：
氯化胆碱-草酸离子液体中阴极不同电流密度下阶跃电沉积制备n型BiTeSe热电材料薄膜
将氯化胆碱和草酸30℃下，真空干燥24小时后，称取氯化胆碱50g，草酸50g，磁力搅拌下，于80℃恒温油浴加热熔融成无色透明的液体即制备氯化胆碱-草酸离子液体。称取0.4g氯化铋加入到该离子液体中，80℃下油浴恒温磁力搅拌溶解后，再加入0.6g二氧化碲，继续80℃下油浴控温溶解，然后加入0.015g亚硒酸，搅拌控温溶解，完全溶解后继续搅拌30min即制备BiTeSe电沉积溶液，其pH＜2，转入到带有盖子的可密闭操作的电沉积容器中。电源输出电流控制在阴极电流密度-2mA/cm2下电沉积10s，然后阶跃到-10mA/cm2下电沉积2s，再阶跃到-6mA/cm2下电沉积20s，循环电沉积，其电流-时间波形如图4所示。溶液油浴控温70℃，通入氮气保护，以铂片为阳极，铜片为阴极，磁力搅拌下电沉积1h，即制备BiTeSe热电材料薄膜。
实施例3：
氯化胆碱-草酸-丙二酸离子液体中阴极不同电流密度下阶跃电沉积制备n型BiTeSe热电材料薄膜将氯化胆碱、草酸和丙二酸30℃下，真空干燥24小时后，称取氯化胆碱60g，草酸25g，丙二酸50g，磁力搅拌下，于85℃下恒温油浴加热熔融成无色透明的液体即制备氯化胆碱-草酸-丙二酸离子液体。称取0.6g氯化铋加入到该离子液体中，85℃下油浴恒温磁力搅拌溶解后，再加入1g二氧化碲，继续85℃下油浴控温溶解，然后加入0.02g亚硒酸，搅拌控温溶解，完全溶解后继续搅拌30min即制备BiTeSe电沉积溶液，其pH＜2，转入到带有盖子的可密闭操作的电沉积容器中。电源输出电流控制在阴极电流密度-8mA/cm2下电沉积5s，然后阶跃到-1mA/cm2下电沉积40s，循环电沉积，其电流-时间波形如图5所示。溶液油浴控温80℃，通入氮气保护，以铂片为阳极，铜片为阴极，磁力搅拌下电沉积2h，即制备BiTeSe热电材料薄膜。
实施例4：
氯化胆碱-草酸离子液体中阴极阳极不同电流密度下阶跃电沉积制备n型BiTeSe热电材料薄膜将氯化胆碱和草酸30℃下，真空干燥24小时后，称取氯化胆碱50g，草酸70g，磁力搅拌下，于80℃恒温油浴加热熔融成无色透明的液体即制备氯化胆碱-草酸离子液体。称取0.5g氯化铋加入到该离子液体中，80℃下油浴恒温磁力搅拌溶解后，再加入0.8g二氧化碲，继续80℃下油浴控温溶解，然后加入0.02g亚硒酸，搅拌控温溶解，完全溶解后继续搅拌30min即制备BiTeSe电沉积溶液，其pH＜2，转入到带有盖子的可密闭操作的电沉积容器中。电源输出电流控制在阴极电流密度-15mA/cm2下电沉积30s，然后阶跃到阳极0.1mA/cm2下电沉积1s，循环电沉积，其电流-时间波形如图6所示。溶液油浴控温50℃，通入氮气保护，以铂片为阳极，铜片为阴极，磁力搅拌下电沉积2h，即制备BiTeSe热电材料薄膜。
实施例5：
氯化胆碱-丙二酸离子液体中阴极不同电流密度下阶跃电沉积制备BiSe热电材料薄膜
将氯化胆碱和丙二酸40℃下，真空干燥24小时后，称取氯化胆碱50g，丙二酸60g，磁力搅拌下，于80℃恒温油浴加热熔融成无色透明的液体即制备氯化胆碱-丙二酸离子液体。称取0.4g氯化铋加入到该离子液体中，80℃下油浴恒温磁力搅拌溶解后，再加入0.03g亚硒酸，继续80℃下油浴控温溶解，完全溶解后继续搅拌30min即制备BiSe电沉积溶液，其pH＜3，转入到带有盖子的可密闭操作的电沉积容器中。电源输出电流控制在阴极电流密度-1mA/cm2下电沉积30s，然后阶跃到-5mA/cm2下电沉积5s，循环电沉积，其电流-时间波形如图1所示。溶液油浴控温50℃，通入氮气保护，以铂片为阳极，铜片为阴极，磁力搅拌下电沉积2h，即制备BiSe热电材料薄膜。

Claims (5)

1.一种电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法，包括:（1）氯化胆碱基离子液体的制备；（2）BiTeSe电沉积溶液的配制；（3）BiTeSe热电材料薄膜的电沉积；其特征在于：它是采用氯化胆碱基离子液体为溶剂进行BiTeSe电沉积溶液的配制，采用多电流阶跃控电流的电沉积方式进行BiTeSe热电材料薄膜的制备，阴极电流密度的阶跃范围为-50mA/cm2～5mA/cm2。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征是氯化胆碱基离子液体指的是：氯化胆碱-丙二酸、氯化胆碱-草酸或氯化胆碱-草酸-丙二酸体系油浴控温共熔制备的低共熔溶剂，其中氯化胆碱：草酸的摩尔比范围为1:1～1:4，氯化胆碱：丙二酸的摩尔比范围为1:1～1:5，氯化胆碱：草酸：丙二酸的摩尔比范围为2:1:1～2:3:6。
3.权利要求1所述的制备方法，其中电沉积方式指的是：单独阴极不同电流密度下阶跃电沉积，或者是阴极阳极同时多电流阶跃电沉积；可以是阴极小电流密度下先沉积再阶跃为阴极较大电流密度下沉积，或者是阴极较大电流密度下先沉积再阶跃为阴极小电流密度下沉积，或者是阴极大电流密度下先沉积再阶跃为阳极小电流密度下沉积；阶跃电流密度可以是两种或两种以上。
4.权利要求1所述的制备方法，其特征是在电沉积过程中，采用油浴控温，温度范围为20℃～140℃，电沉积溶液pH＜3，在带有密封盖可密闭的容器内盛放电沉积溶液，通入氮气保护电沉积溶液。
5.权利要求1所述的制备方法，不仅适用于制备BiTeSe热电材料，也同样适用于制备BiTe、BiSbTe、BiSe、BiSbTeSe热电材料薄膜。
CN201510795298.4A 2015-11-18 2015-11-18 离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法 Active CN105274598B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510795298.4A CN105274598B (zh) 2015-11-18 2015-11-18 离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510795298.4A CN105274598B (zh) 2015-11-18 2015-11-18 离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105274598A true CN105274598A (zh) 2016-01-27
CN105274598B CN105274598B (zh) 2017-08-11

Family

ID=55144401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510795298.4A Active CN105274598B (zh) 2015-11-18 2015-11-18 离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105274598B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108060444A (zh) * 2017-12-20 2018-05-22 天津农学院 氯化胆碱基类离子液体中电沉积羟基磷灰石的制备方法
CN108264302A (zh) * 2018-01-29 2018-07-10 西安建筑科技大学 一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030032709A1 (en) * 2001-04-27 2003-02-13 Naoki Toshima Thermoelectric materials, thermoelectric device, and method for producing thermoelectric materials
CN101613867A (zh) * 2009-07-25 2009-12-30 天津大学 电沉积Bi2Te3掺杂薄膜温差电材料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030032709A1 (en) * 2001-04-27 2003-02-13 Naoki Toshima Thermoelectric materials, thermoelectric device, and method for producing thermoelectric materials
CN101613867A (zh) * 2009-07-25 2009-12-30 天津大学 电沉积Bi2Te3掺杂薄膜温差电材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FORENTINA GOLGOVICI ET AL.: "Cathodic Deposition of Components in BiSbTe Ternary Compounds as Thermoelectric Films Using Choline-Chloride-Based Ionic Liquids", 《JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108060444A (zh) * 2017-12-20 2018-05-22 天津农学院 氯化胆碱基类离子液体中电沉积羟基磷灰石的制备方法
CN108060444B (zh) * 2017-12-20 2020-04-10 天津农学院 氯化胆碱基类离子液体中电沉积羟基磷灰石的制备方法
CN108264302A (zh) * 2018-01-29 2018-07-10 西安建筑科技大学 一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法
CN108264302B (zh) * 2018-01-29 2020-07-24 西安建筑科技大学 一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105274598B (zh) 2017-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Revel et al. Non-aqueous aluminium–air battery based on ionic liquid electrolyte
CN104846397B (zh) 一种用于电化学还原co2制甲酸的电极及其制备方法和应用
Egan et al. Developments in electrode materials and electrolytes for aluminium–air batteries
CN106904653B (zh) 二氧化钒纳米材料的制备方法及在镁可充电池中应用
CN104485459B (zh) 一种低共熔型离子液体电沉积制备锂离子电池用铜箔的方法
Golgovici et al. ELECTRODEPOSITION BEHAVIOUR OF CADMIUM TELLURIDE FROM CHOLINE CHLORIDE-UREA IONIC LIQUIDS.
KR20110064058A (ko) 레독스 흐름전지 전해액 및 그 제조방법과 그것으로 제조된 레독스 흐름전지
CN103531827B (zh) 一种提高液流电池正极石墨毡电化学活性的方法
CN106328944A (zh) 一种铜箔表面原位制备无粘结剂锂/钠离子电池负极锑化二铜的方法
CN105274598A (zh) 离子液体中电沉积室温n型BiTeSe热电材料薄膜的制备方法
Liu et al. The mechanisms for the growth of the anodic Pb (II) oxides films formed on Pb–Sb and Pb–Sn alloys in sulfuric acid solution
CN104036964B (zh) 硫化铜薄膜的电化学制备方法
CN103268964A (zh) 一种钒酸钠组装水溶液锂离子电池体系的方法
CN103779438A (zh) 一种电化学沉积制备铜铟镓硒预制层的方法
Zhao et al. Low-temperature and high-voltage Zn-based liquid metal batteries based on multiple redox mechanism
CN103904166A (zh) 一种CdSexTey量子点光电薄膜的制备方法
JP6103050B2 (ja) メッキ膜の製造方法
CN104141159B (zh) 基于电镀液中表面活性剂浓度控制氧化亚铜半导体导电类型的方法
Liu et al. Synthesis of Cu2O crystals by galvanic deposition technique
Golgovici et al. Electrochemical deposition of BiTe films from choline chloride–malonic acid mixture as ionic liquid
CN106981639A (zh) 一种有机盐包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法
Yang et al. Electrodeposition and electrocatalytic characteristics of porous crystalline SnO2 thin film using butyl-rhodamine B as a structure-directing agent
CN104947165B (zh) 一种氟掺杂的n型氧化亚铜半导体薄膜的制备方法
Macherzynski et al. Electrochemical preparation of photosensitive porous n-type Si electrodes, modified with Pt and Ru nanoparticles
Wang et al. On the electrodeposition of arsenic in a choline chloride/ethylene glycol deep eutectic solvent

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant