JP2018093220A - ナノ粒子を含む二成分熱電材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二成分主族半導体材料、及び
式MO(式中、Mは2族元素及び12族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)の金属酸化物のナノ粒子
を含み、前記ナノ粒子が二成分主族半導体材料のマトリックス中に分散している熱電組成物。
【選択図】なし
Description
ZT=S2γT/κ
上記式中のZTもしくは性能指数は、ゼーベック係数S、電気伝導率γ及び熱伝導率κを含む材料の巨視的輸送パラメータに関連している。
本発明は、二成分主族マトリックス材料及びナノ粒子(例えばZnO)及び/又はナノ内在物を含む熱電材料を包含する。ナノ粒子の例は、式MO及び/又はM(式中、Mは2+酸化状態又は金属形態の2族もしくは12族元素である)を有する材料の粒子を含む。
[1]
二成分主族半導体材料、及び
式MO(式中、Mは2族元素及び12族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)の金属酸化物のナノ粒子
を含み、前記ナノ粒子が二成分主族半導体材料のマトリックス中に分散している熱電組成物。
[2]
前記二成分主族半導体材料がBi及びTeを含む、項目1記載の熱電組成物。
[3]
前記二成分主族半導体材料がBi 2 Te 3 を含む、項目1記載の熱電組成物。
[4]
前記二成分主族半導体材料が、この二成分主族半導体材料の総重量を基準として少なくとも50wt%の量のBi 2 Te 3 を含む、項目1記載の熱電組成物。
[5]
前記二成分主族半導体材料がBi 2 Te 3 を含み、前記ナノ粒子がZnOナノ粒子を含む、項目1記載の熱電組成物。
[6]
前記二成分主族半導体材料が、この半導体材料の総重量を基準として少なくとも50wt%の量のBi 2 Te 3 を含み、前記ナノ粒子の総重量を基準として少なくとも50wt%がZnOの粒子である、項目1記載の熱電組成物。
[7]
二成分主族半導体材料を含む熱電材料の製造方法であって、還元された化合物の形態の少なくとも1種の金属を酸化された化合物の形態の少なくとも1種の金属と混合することを含み、前記混合が主族金属の少なくとも2種の異なる金属化合物を混合することを含み、前記混合が水中において式MO(式中、Mは2族元素又は12族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)の金属酸化物のナノ粒子の存在下において行い、二成分主族半導体材料を形成する方法。
[8]
金属粉末の形態の金属を1種以上の還元剤と水中で反応させることにより、混合前に1種のみの金属を還元して還元された金属化合物を形成することをさらに含む、項目7記載の方法。
[9]
水溶液及び有機溶液からなる群より選ばれる少なくとも1種と混合することにより形成される沈殿を洗浄することをさらに含む、項目7記載の方法。
[10]
洗浄した沈殿を乾燥させ、次いで
この洗浄した沈殿をプレス成形し、そして
圧縮した洗浄した沈殿を焼結して、ナノ粒子を含む焼結した二成分N型熱電材料を形成すること、
をさらに含む、項目9記載の方法。
[11]
前記還元された金属化合物が、アルカリ性水性媒体中においてテルル金属の混合物をホウ化水素ナトリウムと反応させることにより形成される、項目7記載の方法。
[12]
1種のみの酸化された金属化合物を含む水性組成物を1種のみの還元された金属と混合することを含む、項目7記載の方法。
[13]
酸化された金属化合物がハロゲン化物、アルコキシド、カルボキシレート又はこれらの混合物の少なくとも1種の形態である、項目12記載の方法。
Claims (13)
- 二成分主族半導体材料、及び
式MO(式中、Mは2族元素及び12族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)の金属酸化物のナノ粒子
を含み、前記ナノ粒子が二成分主族半導体材料のマトリックス中に分散している熱電組成物。 - 前記二成分主族半導体材料がBi及びTeを含む、請求項1記載の熱電組成物。
- 前記二成分主族半導体材料がBi2Te3を含む、請求項1記載の熱電組成物。
- 前記二成分主族半導体材料が、この二成分主族半導体材料の総重量を基準として少なくとも50wt%の量のBi2Te3を含む、請求項1記載の熱電組成物。
- 前記二成分主族半導体材料がBi2Te3を含み、前記ナノ粒子がZnOナノ粒子を含む、請求項1記載の熱電組成物。
- 前記二成分主族半導体材料が、この半導体材料の総重量を基準として少なくとも50wt%の量のBi2Te3を含み、前記ナノ粒子の総重量を基準として少なくとも50wt%がZnOの粒子である、請求項1記載の熱電組成物。
- 二成分主族半導体材料を含む熱電材料の製造方法であって、還元された化合物の形態の少なくとも1種の金属を酸化された化合物の形態の少なくとも1種の金属と混合することを含み、前記混合が主族金属の少なくとも2種の異なる金属化合物を混合することを含み、前記混合が水中において式MO(式中、Mは2族元素又は12族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)の金属酸化物のナノ粒子の存在下において行い、二成分主族半導体材料を形成する方法。
- 金属粉末の形態の金属を1種以上の還元剤と水中で反応させることにより、混合前に1種のみの金属を還元して還元された金属化合物を形成することをさらに含む、請求項7記載の方法。
- 水溶液及び有機溶液からなる群より選ばれる少なくとも1種と混合することにより形成される沈殿を洗浄することをさらに含む、請求項7記載の方法。
- 洗浄した沈殿を乾燥させ、次いで
この洗浄した沈殿をプレス成形し、そして
圧縮した洗浄した沈殿を焼結して、ナノ粒子を含む焼結した二成分N型熱電材料を形成すること、
をさらに含む、請求項9記載の方法。 - 前記還元された金属化合物が、アルカリ性水性媒体中においてテルル金属の混合物をホウ化水素ナトリウムと反応させることにより形成される、請求項7記載の方法。
- 1種のみの酸化された金属化合物を含む水性組成物を1種のみの還元された金属と混合することを含む、請求項7記載の方法。
- 酸化された金属化合物がハロゲン化物、アルコキシド、カルボキシレート又はこれらの混合物の少なくとも1種の形態である、請求項12記載の方法。
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