CN106187265A - 一种Ca3Co4O9热电材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Ca3Co4O9热电材料的制备方法,该方法采用溶胶‑凝胶法,以醋酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,形成溶胶、凝胶后,再通过预烧得到前驱体纳米粉末,然后烧结而成。以解决现有方法制备的Ca3Co4O9热电材料孔洞较少,无法实现Ca3Co4O9热电材料的最优性能,以硝酸钙和硝酸钴为原料进行制备,原料成本较高,且产物中存在大量的氮氧化物,对空气存在较大污染的问题。本发明属于钙钴基氧化物热电材料制备领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种热电材料制备方法,属于钙钴基氧化物热电材料制备领域。
背景技术
近年来,随着氟利昂对环境的破坏作用和废热的再利用被人们普遍认识,热电材料受到了广泛的关注和研究。热电效应可以实现热与电的相互转换。目前,Ca3Co4O9热电材料由于热稳定性好,可以在高温氧化气氛下长期工作,无毒性、无污染,因此,在工业废热再利用领域有极大的应用潜力,是目前研究的热点之一。现阶段,Ca3Co4O9热电材料的制备方法主要是溶胶凝胶法,以硝酸钙和硝酸钴为原料进行制备,原料成本较高,且产物中存在大量的氮氧化物,对空气存在较大的污染,制备所得的Ca3Co4O9热电材料孔洞较少,一般很难制备出致密均匀的Ca3Co4O9热电材料,虽然性能也还可以,但无法达到Ca3Co4O9热电材料的最优性能。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种Ca3Co4O9热电材料的制备方法,以解决现有方法制备的Ca3Co4O9热电材料孔洞较少,无法实现Ca3Co4O9热电材料的最优性能,以硝酸钙和硝酸钴为原料进行制备,原料成本较高,且产物中存在大量的氮氧化物,对空气存在较大污染的问题。
为解决上述问题,拟采用这样一种Ca3Co4O9热电材料的制备方法,该方法采用溶胶-凝胶法,以醋酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,形成溶胶、凝胶后,再通过预烧得到前驱体纳米粉末,然后烧结而成,其工艺按如下步骤进行:
(1)按化学计量比将碳酸钙、醋酸钴加入反应容器中,加入柠檬酸,比例为碳酸钙:醋酸钴:柠檬酸=3mol:4mol:7~8mol,然后加去离子水溶解混合物,将混合物放入磁搅拌器上加热搅拌,搅拌设定转速80-100转/min,搅拌的同时,温度由室温逐渐升温至105~120℃,直至溶液变成紫红色干凝胶;
(2)将步骤(1)中所得干凝胶经研磨后在300℃~500℃预烧,除去其中的柠檬酸,所得粉体在750℃~900℃温度条件下烧结即得Ca3Co4O9。
本发明与现有技术相比,主要优点是该方法制备的Ca3Co4O9热电材料通过SEM观察即可发现其形貌均为多孔的蜂窝状,这表明通过该方法合成的Ca3Co4O9热电材料的结构非常致密且均匀,多孔的蜂窝状结构可以使声子散射增强,从而使热导率降低,这对提高材料的热电性能极为有利的,相比现有方法,其制备的Ca3Co4O9热电材料性能有了很大的提升,且以碳酸钙和醋酸钴作为原料,成本更为低廉的同时,也不会对环境造成污染,适宜推广应用。
附图说明
图1为所制得Ca3Co4O9热电材料的XRD图;
图2为所制得Ca3Co4O9热电材料的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明作进一步地详细描述,
实施例:
制备Ca3Co4O9热电材料:以无机醋酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,形成溶胶、凝胶后,再通过预烧得到前驱体纳米粉末,然后烧结而成,其工艺按如下步骤进行:
(1)按化学计量比将碳酸钙、醋酸钴加入反应容器中,加入柠檬酸,比例为碳酸钙:醋酸钴:柠檬酸=3mol:4mol:7.5mol,然后加去离子水溶解混合物,将混合物放入磁搅拌器上加热搅拌,搅拌设定转速90转/min,搅拌的同时,温度由室温逐渐升温至115℃,直至溶液变成紫红色干凝胶;
(2)将步骤(1)中所得干凝胶经研磨后在350℃预烧,除去其中的柠檬酸,所得粉体在800℃温度条件下烧结即得Ca3Co4O9。
Claims (1)
1.一种Ca3Co4O9热电材料的制备方法,该方法采用溶胶-凝胶法,其特征在于:以醋酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,形成溶胶、凝胶后,再通过预烧得到前驱体纳米粉末,然后烧结而成,其工艺按如下步骤进行:
(1)按化学计量比将碳酸钙、醋酸钴加入反应容器中,加入柠檬酸,比例为碳酸钙:醋酸钴:柠檬酸=3mol:4mol:7~8mol,然后加一定量去离子水溶解混合物,将混合物放入磁搅拌器上加热搅拌,搅拌设定转速80~100转/min,搅拌的同时,温度由室温逐渐升温至105~120℃,直至溶液变成紫红色干凝胶;
(2)将步骤(1)中所得干凝胶经研磨后在300℃~500℃预烧,除去其中的柠檬酸,所得粉体在750℃~900℃温度条件下烧结即得Ca3Co4O9。
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