CN106564864B - 铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，工艺步骤如下：(1)原料为Cu粉和Te粉，按照铜碲金属间化合物的化学式计算出各原料的质量百分比进行配料。(2)混料与干燥；(3)固相反应合成使用推动式动态连续烧结装置，将步骤(2)所得的混合粉料装入若干反应舟中，以0.1～3L/min的气体流速通过冷却室的进气口向冷却室、反应室和预热室内充入惰性气体，然后将预热室内的温度加热至预热温度，将反应室内的温度加热至反应温度300℃～700℃，使冷却室处于工作状态，随后将装载有混合粉料的反应舟间隔一定时间陆续放入进料室。本发明方法能实现包括化学计量化合物和非化学计量化合物的连续化批量制备。

Description

铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法
技术领域
本发明属于过渡族金属碲化物制备领域，特别涉及铜碲金属间化合物粉末的动态连续批量制备方法。
背景技术
废热能是一种来源广泛、不使用化石燃料、几乎零成本、清洁绿色的二次能源。全世界每天都会产生大量的热不经利用直接以废热的形式排放到大气中。据美国能源局相关资料显示，在美国有高达50％的燃料在燃烧后未经利用直接以废热的形式排入大气中，仅美国工业产生的废热如果全部利用起来，能够提供全美20％的用电量，并减少20％的温室效应气体排放量。但这类数量巨大的废热由于其温度相对较低(几十至几百摄氏度)而无法直接用于传统的火力发电，因此无法以传统方式转换成电能。热电技术的发展为废热能这种利用提供了可能性。热电技术是一种将低等级热能(几十至几百摄氏度)转换为电能的技术，这项技术的发现与发展无疑能够对全球变暖、温室效应等全人类共同关切的问题的解决贡献力量。近期的研究表明热电技术有望应用于众多领域达到回收废热能及提升能量转换效率的目的，用以实现这项技术的热电功能材料毫无疑问将在其中起到关键性的作用。
过渡金属与碲的化合物具有非常丰富的“金属含量/温度-导电性”的函数变化关系。在这些碲化物当中，Cu-Te系列化合物所呈现出的性能会随着Cu与Te含量的变化而展现出“金属→半导体”的特征转变，这种独特的性质使其成为制备“光-电”“热-电”等功能元器件的理想材料。特别是在热电功能材料领域，Cu-Te系列化合物除了拥有较高的理论热能值，还能够通过掺杂形成p型以及n型半导体，是一种非常理想的热电功能材料。然而Cu-Te系列化合物中存在多种化学计量化合物以及非化学计量化合物，不同的化合物在不同的温度下具有不同的热能值，能够在不同温度范围内实现热电转换。因此，实现Cu-Te系列化合物的化学计量可控制备对该材料在热电领域的充分应用有着重要的意义。
目前，Cu-Te系列化合物粉末的现有制备方法主要为高能球磨法和化学法。高能球磨法是利用机械能诱发原料发生化学反应，以此来制备粉体材料的一种方法。化学法则是利用不同的化学试剂在溶剂中发生化学反应而制备粉体材料的方法。高能球磨法生产周期长，能耗高，并且由于磨球磨损需要在生产过程中周期性地更换，这些都增加了高能球磨法的生产成本。并且在长时间的球磨过程中易生成少量偏离所制备产物的化学配比的杂相，甚至还会有磨球磨损下来的杂质混入产品中，因此难以实现化学计量化合物的可控制备。化学法基本能够实现化学计量化合物的可控制备，但是在制备过程中所使用的化学药品(诸如碱性溶液、液氨、水合肼、乙二胺、丙酮、溴化十六烷基三甲铵等)、工业生产过程中所需的大型反应釜、反应废液排放池、污水处理系统等使得生产成本较高，且环境不友好。因此，现有的Cu-Te系列化合物的制备方法都无法实现低成本、易操作以及包括化学计量化合物和非化学计量化合物的一系列Cu-Te化合物的可控制备以及工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，以实现包括化学计量化合物和非化学计量化合物的一系列Cu-Te化合物的连续化批量制备，从而实现工业化生产。
本发明所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，工艺步骤如下：
(1)配料
原料为Cu粉和Te粉，按照铜碲金属间化合物的化学式计算出各原料的质量百分比进行配料，所述铜碲金属间化合物的化学式为CuTe、Cu2Te、Cu13Te7、Cu7Te4、Cu7Te5、Cu2-xTe或Cu3-xTe2，其中化学式为Cu2-xTe或Cu3-xTe2的铜碲金属间化合物为非化学计量化合物，Cu2-xTe中，0<x<0.5，但应排除Cu与Te的化学计量比值点x＝0.14和x＝0.25，Cu3-xTe2中，0<x<1，但应排除Cu与Te的化学计量比值点x＝0.2；
(2)混料与干燥
将步骤(1)配好的原料进行湿磨，使原料混合均匀，湿磨结束后过筛分离出研磨球体得混合浆料，将所得的混合浆料进行干燥得混合粉料；
(3)固相反应合成
固相反应合成使用推动式动态连续烧结装置，该装置包括依次衔接并相通的进料室、预热室、反应室、隔热室和冷却室及装载原料粉料和反应产物的反应舟，推动反应舟运动的推杆，可使推杆作往复直线运动的驱动机构，支撑进料室、预热室、反应室、隔热室、冷却室和驱动机构的支撑架；所述进料室顶部设置有加料口并配备有覆盖加料口的盖板，进料室端部设置有推杆进出孔；所述预热室的室壁安装有低温加热器件和低温热电偶，设置有出气口；所述反应室的室壁安装有高温加热器件和高温热电偶；所述冷却室的室壁上设置有进气口，出料端设置有挡板；
将步骤(2)所得的混合粉料装入若干反应舟中，推动式动态连续烧结装置的预热室、反应室和冷却室为与大气相通的开放体系，首先以0.1～3L/min的气体流速通过冷却室的进气口向冷却室、反应室和预热室内充入惰性气体，然后将预热室内的温度加热至预热温度，将反应室内的温度加热至反应温度300℃～700℃，使冷却室处于工作状态，随后将装载有混合粉料的反应舟间隔一定时间陆续放入进料室，并间歇性地将装载有混合粉料的反应舟向出料口方向匀速推进，使反应舟中的混合粉料依次通过预热室、反应室、隔热室和冷却室，在通过预热室的过程中进一步干燥并提高温度，在通过反应室后完成反应形成反应产物，在经过冷却室的过程中被冷却，冷却至室温收集得到铜碲金属间化合物粉末。
上述方法中，在固相反应合成过程中，预热温度为100℃～200℃。
上述方法中，所述惰性气体为氩气、氮气、氦气中的一种。
上述方法中，步骤(2)所述湿磨的操作为：将配好的原料装入球磨罐中，加入磨球和无水乙醇，然后进行球磨，无水乙醇的加入量以浸没所述原料和磨球为限。
上述方法中，步骤(2)所述混合浆料的干燥温度为60～80℃。
上述方法中，预热室的长度L1为1～2米，反应室的长度L2为1～3米，冷却室的长度L3为1～5米，隔热室的长度L4为0.5～0.6米。
上述方法中，将装载有混合粉料的反应舟向出料口方向匀速推进的速度为0.5米/小时～1米/小时。
上述方法中，所述驱动机构包括可正转与反转的电机、链传动副和齿轮齿条传动副，链传动副主要由主动链轮、链条和从动链轮组成，齿轮齿条传动副主要由主动齿轮、从动齿轮和齿条组成，链传动副中的主动链轮安装在电机的动力输出轴上，从动链轮与齿轮齿条传动副中的主动齿轮同轴安装，齿轮齿条传动副中的从动齿轮分别与主动齿轮和齿条齿合，齿条通过连接杆与推杆相连。
上述方法中，所述反应舟由舟体和用于覆盖舟体的隔热板组成，所述舟体的一端端面上设置有推块，所述隔热板用刚玉或石墨制作，隔热板上设置有多个气孔。
上述方法中，其特征在于冷却室的室壁为夹层结构形成环形冷却介质腔，室壁上设置有与所述冷却介质腔相通的冷却介质入口和冷却介质出口；预热室室壁安装的低温加热器件和反应室室壁安装的高温加热器件为电阻式加热器件、感应式加热器件、微波式加热器件、红外式加热器件中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明为Cu-Te系列化合物的制备提供了一种新的方法。
2.本发明所述方法不需要昂贵的生产设备，生产成本低，操作简单容易，并且工序周期短，减少了实际生产中可能出现的不确定因素，为实现稳定化生产提供了新的途径，有利于实现Cu-Te系列化合物的工业化生产。
3.本发明所述方法可实现包括化学计量数化合物和非化学计量数化合物的一系列Cu-Te化合物的可控制备，满足各领域对不同Cu-Te化合物的需要。
4.本发明所述方法中不使用有毒化学药剂、不产生有毒废气废液，有利于实现环保生产。
5.本发明所述方法中，惰性气体由冷却室进气口进入，通过反应室再由预热室出气口排出，经过反应室时可以迅速带走反应室产生并在反应室上方富集的反应气体，适当降低反应舟中表面原料的温度，避免由于反应舟上层表面原料温度过高产生副反应，同时避免反应舟上下层温度不均匀所导致的生成物相不一的现象。
6.本发明所述推动式动态连续加热反应装置设置有预热室，反应舟通过预热室时一方面可对原料进行预热，使得在进入反应室时迅速达到反应温度，另一方面可进一步干燥原料，减少原料水分，有效降低原料吸附的水分在反应室内形成的水蒸气浓度，避免水蒸气阻碍反应速率，从而提高生产效率。
附图说明
图1是用于本发明所述推动式动态连续加热反应装置的结构示意图。
图2为图1中反应舟的结构示意图。
图3为实施例2制得的Cu2Te的X射线衍射图。
图4为实施例7制得的Cu13Te7的X射线衍射图。
图5为实施例14制得的Cu7Te4的X射线衍射图。
图6为实施例16制得的Cu7Te5的X射线衍射图。
图7为实施例25制得的CuTe的X射线衍射图。
图中，1—推杆，2—进料室，3—盖板，4—预热室，5—出气口，6—低温加热器件，7—低温热电偶，8—反应舟，8-1—舟体，8-2—隔热板，8-3—气孔，8-4—推块，9—混合粉料，10—反应室，11—高温加热器件，12—高温热电偶，13—隔热室，14—连接杆，15—冷却室，16—冷却介质出口，17—进气口，18—冷却介质入口，19—挡板，20—支架，21—电机，22—链传动副，23—齿轮，24—齿条。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法作进一步说明。
以下实施例中，所述原料粉体从市场购买。
实施例1～5为Cu2Te粉末的制备。
根据Cu2Te化学式的化学计量比，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数含量计算出所需Cu粉及Te粉质量；
实施例1
本实施例中推动式动态连续加热反应装置如图1、图2所示，由依次衔接并相通的进料室2、预热室4、反应室10、隔热室13和冷却室15及装载原料粉和反应产物的反应舟8，推动反应舟运动的推杆1，可使推杆作往复直线运动的驱动机构，支撑进料室2、预热室4、反应室10、隔热室13、冷却室15和驱动机构的支撑架13组成；
所述进料室2顶部设置有加料口并配备有覆盖加料口的盖板3，进料室端部设置有推杆进出孔；所述预热室的室壁安装有电阻式低温加热器件6和低温热电偶7，设置有出气口5；所述反应室10的室壁安装有电阻式高温加热器件11和高温热电偶12；所述冷却室的室壁上设置有进气口17。冷却室15的室壁为夹层结构形成环形冷却介质腔，室壁上设置有与所述冷却介质腔相通的冷却介质入口18和冷却介质出口16.反应舟8由舟体8-1和用于覆盖舟体的隔热板组成，所述舟体的一端端面上设置有推块8-4，所述隔热板用刚玉制作，隔热板上设置有多个气孔8-3，反应舟长度为50cm(包括推块长度)。
所述驱动机构包括可正转与反转的电机21、链传动副22和齿轮齿条传动副，链传动副主要由主动链轮、链条和从动链轮组成，齿轮齿条传动副主要由主动齿轮、从动齿轮和齿条组成，链传动副中的主动链轮安装在电机21的动力输出轴上，从动链轮与齿轮齿条传动副中的主动齿轮同轴安装，齿轮齿条传动副中的从动齿轮23分别与主动齿轮和齿条24齿合，齿条通过连接杆25与推杆1相连。
所述预热室4的长度L1为2米，反应室10的长度L2为3米，冷却室15的长度L3为2米，隔热室13的长度L4为0.5米。
本实施例中，Cu2Te粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤如下：
(1)配料
按照Cu2Te化学式的化学计量比值配料。
(2)混料及干燥
将步骤(1)不同化学计量比值的原料放入球磨罐中，加入研磨球体，并加入无水乙醇作为湿磨介质，使原料混合均匀，无水乙醇的加入量以浸没所述原料和研磨球体为限，然后过筛分离出研磨球体得混合浆料，将所得的混合浆料用烘箱在60℃烘干得混合粉料；
(3)固相反应合成
将步骤(2)中干燥好的混合粉料分别装入若干反应舟中各600g。加热炉的预热室、反应室和冷却室为与大气相通的开放体系，打开冷却室15设置的进气口17、预热室设置的出气口5，以3L/min的气体流速通过冷却室的进气口向冷却室、反应室和预热室内充入氩气，并在通气后对预热室出气口5输出的气体进行回收。从冷却室的冷却介质入口18通入冷却水，室冷却室处于工作状态；打开低温加热器件6和高温加热器件11的加热电源，使预热室4内温度达到200℃，反应室内温度达到400℃。然后打开盖板3，将装载有混合粉料的反应舟放入进料室2后关闭盖板，再打开电机使其正向旋转，以1米/小时的速度将反应舟通过推杆向出料口方向推进，推进0.5米后再将电机反向旋转，以1米/分钟的速度将推杆快速退回起始位置。再次打开盖板放入装载有混合粉料的反应舟后关闭盖板，将电机正向旋转，以1米/小时的速度将反应舟通过推杆向出料口方向推进，推进0.5米后再将电机反向旋转，以1米/分钟的速度将推杆快速退回起始位置。反复进行此操作，以使各个反应舟分别连续通过预热室、反应室、隔热室、冷却室。在推进的过程中，反应舟中的混合粉料在通过预热室时进一步干燥并提高温度，在通过反应室时完成反应生成反应产物，反应产物在反应舟通过冷却室期间迅速冷却。当第一个反应舟到达冷却室出料端时，即可在推入下一个反应舟的同时打开冷却室出料端的挡板19取出第一个反应舟。此后推入一个装载有混合粉料的反应舟同时打开冷却室出料端的挡板19取出一个反应结束得到反应产物的反应舟，实现动态连续制备。从冷却室取出已冷却的反应舟，其中便为制备所得的Cu2Te粉末。
实施例2
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为1米，冷却室15的长度L3为1米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作。
本实施例中，Cu2Te粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
步骤(3)中所充入的气体为氮气；反应室内温度为500℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
本实施例所制备得到的Cu2Te粉末的X射线衍射图见图3。
实施例3
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为1米；所述加热器件为感应式加热器件。
本实施例中，Cu2Te粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
步骤(3)中气体流通速率为1L/min，所充入的气体为氦气；反应室内温度为600℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
实施例4
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为3米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，Cu2Te粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
步骤(3)中气体流通速率为0.5L/min，所充入的气体为氮气；反应室内温度为700℃；以0.7米/小时的速度推进反应舟。
实施例5
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为1.5米，冷却室15的长度L3为5米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作。
本实施例中，Cu2Te粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
步骤(3)中气体流通速率为2L/min；反应室内温度为300℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
实施例6～10为Cu13Te7粉末的制备。
根据Cu13Te7化学式的化学计量比，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数含量计算出所需Cu粉及Te粉质量；
实施例6
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为1米，冷却室15的长度L3为3米。
本实施例中，Cu13Te7粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu13Te7化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min。
实施例7
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：冷却室15的长度L3为5米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为感应式加热器件。
本实施例中，Cu13Te7粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu13Te7化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为2L/min；反应室内温度为300℃；以0.6米/小时的速度推进反应舟。
本实施例所制备得到的Cu13Te7粉末的X射线衍射图见图4。
实施例8
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为1.5米，隔热室13的长度L4为0.6米。
本实施例中，Cu13Te7粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu13Te7化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中所充入的气体为氦气；反应室内温度为600℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
实施例9
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为3米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为2.5米；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，Cu13Te7粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu13Te7化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.5L/min，所充入的气体为氮气；反应室内温度为700℃；以0.8米/小时的速度推进反应舟。
实施例10
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为3米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为4米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为微波式加热器件。
本实施例中，Cu13Te7粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu13Te7化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.2L/min，所充入的气体为氮气；反应室内温度为450℃；以0.7米/小时的速度推进反应舟。
实施例11～15为Cu7Te4粉末的制备。
根据Cu7Te4化学式的化学计量比，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数含量计算出所需Cu粉及Te粉质量；
实施例11
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为1米，冷却室15的长度L3为5米。
本实施例中，Cu7Te4粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te4化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min，所充入的气体为氮气。
实施例12
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，Cu7Te4粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te4化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为2L/min；反应室内温度为500℃；以0.8米/小时的速度推进反应舟。
实施例13
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为1米，冷却室15的长度L3为3米。
本实施例中，Cu7Te4粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te4化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为1L/min，所充入的气体为氦气；反应室内温度为600℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
实施例14
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，冷却室15的长度L3为1米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，Cu7Te4粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te4化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.5L/min，所充入的气体为氮气；反应室内温度为700℃。
本实施例所制备得到的Cu7Te4粉末的X射线衍射图见图5。
实施例15
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：冷却室15的长度L3为4米；所述隔热板用石墨制作。
本实施例中，Cu7Te4粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te4化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.8L/min，所充入的气体为氮气；反应室内温度为300℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
实施例16～20为Cu7Te5粉末的制备。
根据Cu7Te5化学式的化学计量比，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数含量计算出所需Cu粉及Te粉质量；
实施例16
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为1米，冷却室15的长度L3为1米。
本实施例中，Cu7Te5粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te5化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min，所充入的气体为氮气。
本实施例所制备得到的Cu7Te5粉末的X射线衍射图见图6。
实施例17
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为1米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为感应式加热器件。
本实施例中，Cu7Te5粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te5化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.3L/min；反应室内温度为500℃。
实施例18
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：反应室10的长度L2为2米，隔热室13的长度L4为0.6米。
本实施例中，Cu7Te5粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te5化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为1L/min，所充入的气体为氦气；反应室内温度为600℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
实施例19
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，Cu7Te5粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te5化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.5L/min，所充入的气体为氮气；反应室内温度为700℃；以0.6米/小时的速度推进反应舟。
实施例20
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，冷却室15的长度L3为3米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为微波式加热器件。
本实施例中，Cu7Te5粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照Cu7Te5化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为2.5L/min，所充入的气体为氮气；反应室内温度为450℃；以0.7米/小时的速度推进反应舟。
实施例21～25为CuTe粉末的制备。
根据CuTe化学式的化学计量比，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数含量计算出所需Cu粉及Te粉质量；
实施例21
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：反应室10的长度L2为1米，隔热室13的长度L4为0.6米。
本实施例中，CuTe粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照CuTe化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min，所充入的气体为氮气。
实施例22
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为感应式加热器件。
本实施例中，CuTe粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照CuTe化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中反应室内温度为500℃。
实施例23
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为3米，隔热室13的长度L4为0.6米。
本实施例中，CuTe粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照CuTe化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中所充入的气体为氦气；反应室内温度为600℃。
实施例24
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为3米；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，CuTe粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照CuTe化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中所充入的气体为氮气；反应室内温度为700℃。
实施例25
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为4米；所述隔热板用石墨制作。
本实施例中，CuTe粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
按照CuTe化学式的化学计量比值配料。
步骤(3)中气体流通速率为1L/min；反应室内温度为300℃；以0.5米/小时的速度推进反应舟。
本实施例所制备得到的CuTe粉末的X射线衍射图见图7。
实施例26～29为Cu2-xTe粉末的制备。
实施例26
本实施例制备化学式为Cu2-xTe(x＝0.05)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为1米，冷却室15的长度L3为2.5米。
本实施例中，Cu2-xTe(x＝0.05)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu2-xTe(x＝0.05)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min。
实施例27
本实施例制备化学式为Cu2-xTe(x＝0.2)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为2.5米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为感应式加热器件。
本实施例中，Cu2-xTe(x＝0.2)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu2-xTe(x＝0.2)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min，所充入的气体为氮气。
实施例28
本实施例制备化学式为Cu2-xTe(x＝0.35)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为2.5米；所述加热器件为微波式加热器件。
本实施例中，Cu2-xTe(x＝0.35)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu2-xTe(x＝0.35)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中气体流通速率为0.5L/min。
实施例29
本实施例制备化学式为Cu2-xTe(x＝0.45)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为2.5米；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，Cu2-xTe(x＝0.45)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例9相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu2-xTe(x＝0.45)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中以0.5米/小时的速度推进反应舟。
实施例30～33为Cu3-xTe2粉末的制备。
实施例30
本实施例制备化学式为Cu3-xTe2(x＝0.05)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为1米，冷却室15的长度L3为3.5米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作。
本实施例中，Cu3-xTe2(x＝0.05)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu3-xTe2(x＝0.05)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min。
实施例31
本实施例制备化学式为Cu3-xTe2(x＝0.35)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为3.5米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述加热器件为感应式加热器件。
本实施例中，Cu3-xTe2(x＝0.35)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例1相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu3-xTe2(x＝0.35)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中气体流通速率为0.1L/min，所充入的气体为氮气。
实施例32
本实施例制备化学式为Cu3-xTe2(x＝0.85)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为3.5米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述隔热板用石墨制作；所述加热器件为微波式加热器件。
本实施例中，Cu3-xTe2(x＝0.85)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例5相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu3-xTe2(x＝0.85)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中气体流通速率为0.5L/min。
实施例33
本实施例制备化学式为Cu3-xTe2(x＝0.95)的非化学计量铜碲金属间化合物粉末。
本实施例中所用推动式动态连续加热反应装置与实施例1的不同之处在于：预热室4的长度L1为1.5米，反应室10的长度L2为2米，冷却室15的长度L3为3.5米，隔热室13的长度L4为0.6米；所述加热器件为红外式加热器件。
本实施例中，Cu3-xTe2(x＝0.95)粉末的推动式动态连续制备方法的具体工艺步骤和操作方法与实施例9相同，本实施例中工艺参数不同之处如下：
根据Cu3-xTe2(x＝0.95)的化学式，按照下表中原料的组分及各组分的质量百分数进行配料：
步骤(3)中气体流通速率为0.5L/min。

Claims (10)

1.铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于工艺步骤如下：
(1)配料
原料为Cu粉和Te粉，按照铜碲金属间化合物的化学式计算出各原料的质量百分比进行配料，所述铜碲金属间化合物的化学式为CuTe、Cu2Te、Cu13Te7、Cu7Te4、Cu7Te5、Cu2-xTe或Cu3- xTe2，其中化学式为Cu2-xTe或Cu3-xTe2的铜碲金属间化合物为非化学计量化合物，Cu2-xTe中，0<x<0.5，但应排除Cu与Te的化学计量比值点x＝0.14和x＝0.25，Cu3-xTe2中，0<x<1，但应排除Cu与Te的化学计量比值点x＝0.2；
(2)混料与干燥
将步骤(1)配好的原料进行湿磨，使原料混合均匀，湿磨结束后过筛分离出研磨球体得混合浆料，将所得的混合浆料进行干燥得混合粉料；
(3)固相反应合成
固相反应合成使用推动式动态连续烧结装置，该装置包括依次衔接并相通的进料室(2)、预热室(4)、反应室(10)、隔热室(13)和冷却室(15)及装载原料粉料和反应产物的反应舟(8)，推动反应舟运动的推杆(1)，可使推杆作往复直线运动的驱动机构，支撑进料室(2)、预热室(4)、反应室(10)、隔热室(13)、冷却室(15)和驱动机构的支撑架(20)；所述进料室(2)顶部设置有加料口并配备有覆盖加料口的盖板(3)，进料室端部设置有推杆进出孔；所述预热室的室壁安装有低温加热器件(6)和低温热电偶(7)，设置有出气口(5)；所述反应室(10)的室壁安装有高温加热器件(11)和高温热电偶(12)；所述冷却室的室壁上设置有进气口(17)，出料端设置有挡板(19)；
将步骤(2)所得的混合粉料装入若干反应舟中，推动式动态连续烧结装置的预热室、反应室和冷却室为与大气相通的开放体系，首先以0.1～3L/min的气体流速通过冷却室的进气口向冷却室、反应室和预热室内充入惰性气体，然后将预热室内的温度加热至预热温度，将反应室内的温度加热至反应温度300℃～700℃，使冷却室处于工作状态，随后将装载有混合粉料的反应舟间隔一定时间陆续放入进料室，并间歇性地将装载有混合粉料的反应舟向出料口方向匀速推进，使反应舟中的混合粉料依次通过预热室、反应室、隔热室和冷却室，在通过预热室的过程中进一步干燥并提高温度，在通过反应室后完成反应形成反应产物，在经过冷却室的过程中被冷却，冷却至室温收集得到铜碲金属间化合物粉末。
2.根据权利要求1所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于在固相反应合成步骤中，预热温度为100℃～200℃。
3.根据权利要求1或2所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于所述惰性气体为氩气、氮气、氦气中的一种。
4.根据权利要求1或2所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于预热室(4)的长度(L1)为1～2米，反应室(10)的长度(L2)为1～3米，冷却室(15)的长度(L3)为1～5米，隔热室(13)的长度(L4)为0.5～0.6米。
5.根据权利要求3所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于预热室(4)的长度(L1)为1～2米，反应室(10)的长度(L2)为1～3米，冷却室(15)的长度(L3)为1～5米，隔热室(13)的长度(L4)为0.5～0.6米。
6.根据权利要求4所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于将装载有混合粉料的反应舟向出料口方向匀速推进的速度为0.5米/小时～1米/小时。
7.根据权利要求5所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于将装载有混合粉料的反应舟向出料口方向匀速推进的速度为0.5米/小时～1米/小时。
8.根据权利要求1或2所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于所述驱动机构包括可正转与反转的电机(21)、链传动副(22)和齿轮齿条传动副，链传动副主要由主动链轮、链条和从动链轮组成，齿轮齿条传动副主要由主动齿轮、从动齿轮和齿条组成，链传动副中的主动链轮安装在电机(21)的动力输出轴上，从动链轮与齿轮齿条传动副中的主动齿轮同轴安装，齿轮齿条传动副中的从动齿轮(23)分别与主动齿轮和齿条(24)齿合，齿条通过连接杆(14)与推杆(1)相连。
9.根据权利要求1或2所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于所述反应舟(8)由舟体(8-1)和用于覆盖舟体的隔热板组成，所述舟体的一端端面上设置有推块(8-4)，所述隔热板用刚玉或石墨制作，隔热板上设置有多个气孔(8-3)。
10.根据权利要求1或2所述铜碲金属间化合物粉末的推动式动态连续制备方法，其特征在于冷却室(15)的室壁为夹层结构形成环形冷却介质腔，室壁上设置有与所述冷却介质腔相通的冷却介质入口(18)和冷却介质出口(16)；预热室室壁安装的低温加热器件(6)和反应室(10)室壁安装的高温加热器件(11)为电阻式加热器件、感应式加热器件、微波式加热器件、红外式加热器件中的一种。
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