JP3878341B2 - Method for producing CoSb3-based compound having filled skutterudite structure - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルドスクッテルダイト構造を有するCoSb 基化合物の製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】
ゼーベック効果およびペルチェ効果による熱電気直接変換の目的で現在利用されている熱電変換材料の基本的必要条件としては、
(1)材料の性能指数Z(Z=Sσ/κ、ここでSは熱電能V/K、σは電気伝導率がΩ−1cm−1、κは熱伝導率W/cmK)が広い動作温度領域におい大きな値をもつこと)、
(2)材料が資源的に豊富であり材料の製造が容易である、
こと等が挙げられる。
【0003】
現在、熱電変換材料の主要な材料は、BiTeを母体とした3元系化合物である。一般には、p型材料にはBiTeとSbTeとの化合物を、またn型材料にはBiTeとBiSbとの化合物が用いられている。これらの材料の熱電変換系での性能指数Zの大きさは、p型、n型ともに室温で2.3×10−3−1である。この値は、既存の熱電変換材料の中では最も高く、すでに、熱電冷却および熱電発電用材料として実用化されている。
【0004】
しかし、上述のBiTe系材料は原料になるTeの地球上の埋蔵量が非常に少なく、資源的に供給上の困難がある。また、性能指数Zの温度変化が大きく、室温以外での温度領域ではZの値は小さく、工業的には、BiTe系材料と同等の性能指数、あるいはそれ以上で資源が豊富な材料が望まれている。
【0005】
最近、新規な熱電変換材料として注目を浴びているスクッテルダイト型結晶構造を持つCoSb化合物の熱電特性データは、L.D.DudkinによってSoviet Phys Solid State;Vo.1,p126−1a3,1959に報告されている。しかし、実用的な熱電変換材料として使用するには、熱伝導率の低減が必要とされていた。
【0006】
この材料系での熱伝導率の低減の試みとして、稀土類元素を充填するフィルドスクッテルダイト構造の化合物が合成され、B.C.Sales等によって、Sience Vo.1,272、1325−1328,1996に報告されている。
【0007】
このフィルドスクッテルダイト構造は、スクッテルダイト構造が立方晶系空間群Im3に属し、単位格子内に8つのTX八面体が頂点共有で連結した構造であり、頂点共有により生じた隙が空格子位置となっていることに着目したものである。この空格子サイトは比較的大きく、熱伝導率の低減のため、稀土類元素を充填した構造がフィルドスクッテルダイト構造である。
元素を充填することにより、充填元素イオン、例えばCe、Laイオン等のrattling効果によって、充填前のCoSbに比較して熱伝導率を低減することが可能になる。
【0008】
従来、フィルドスクッテルダイト構造の化合物の合成法としては、B.C.Sales等によるSience Vo1.272、1325−1328、1996等により、以下のように処理されていた。
【0009】
原料元素である希土類元素は電気的に表面処理した99.99%純度のロッドを用い、酸化しないようにHe−ドライボックス中でカーボンコートした石英管中に真空封入した後、1000〜1100℃で24ー48時間かけて溶融していた。つまり、金属粉末あるいは金属インゴットを原料とする固相反応法や溶解法が用いられていた。このとき、金属粉末が酸化しやすいため上記のように取り扱いにくい上に酸素の混入が問題とされていた。
また、電気的に表面処理した99.99%純度のロッドは材料単価が高く、その取り扱いも注意が必要となる。そのため、熱電変換材料としては、CeFe4−XCoSb12とLaFe4−XCoSb12の2例が報告されているのみである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱電材料における従来材料の持つ問題点、すなわち熱伝導率が高く熱電性能が実用的でない点と原料資源の供給上の問題点を解決し、原料資源が豊富な材料を使用して低コストプロセスにより、熱伝導率を低減した優れた熱電性能を示す熱電変換材料、なかでも、熱電性能が優れ、かつ低コストの熱電変換材料であるスクッテルダイト型結晶構造をもつCoSb基材料の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、塩化セリウムおよび/またはその水和物を含むコバルト粉末とアンチモン粉末よりなる原料が均一に分散するように混合した後、成形し、これを還元雰囲気中で固相反応させ、得られたフィルドスクッテルダイト化合物粉末を粉砕した後、焼結することを特徴とするフィルドスクッテルダイト構造を有するCoSb 基化合物の製造方法に関する。
【0012】
すなわち、前記充填元素の原料として、該充填元素のハロゲン化合物を用いた固相反応より製造された本発明のフィルドスクッテルダイト構造を有するCoSb基化合物は、従来と同等な特性を有するフィルドスクッテルダイト型熱電材料であり、また、本発明で使用するハロゲン化合物は、材料単価も安く、また、その取り扱いも簡単となる。さらに従来法のように、石英真空中への真空封入処理やその際に必要となるHe―ドライボックス等を必要としないので、その製造プロセスは、低コストプロセスである。
【0013】
また、本発明のフィルドスクッテルダイト構造を有するCoSb基化合物は、充填元素として、稀土類元素だけでなくBa、Sr、Y、Zr等の各種元素の充填も可能である。
【0014】
本発明で使用するハロゲン化合物としては、例えば塩化セリウムまたはその水和物CeCl・nHO、塩化ランタンまたはその水和物LaC1・nHO、塩化バリウムまたはその水和物BaC1・nHO、塩化イットリウムまたはその水和物YCl・nHO、塩化ジルコニウムまたはその水和物ZrCl・nHO、および塩化ストロンチウムまたはその水和物SrCl・nHOよりなる群から選ばれた少なくと1種のハロゲン化合物またはその水和物が挙げられる。前記ハロゲン化合物は、1種のハロゲン化合物だけでなく、2種以上のハロゲン化合物の混合物であっても良い。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態により、詳細に説明する。
フィルドスクッテルダイト構造を有するCoSb化合物を以下の手順で作製した。
原料としてコバルトCo粉末(99.99%)、アンチモンSb粉末(99.9999%)、塩化セリウム水和物CeCl・nHO(99.99%)をCeCoSb12の組成比Ce:Co:Sb=1:4:12となるように秤量した。また、塩化物は通常、大気中の水分を吸湿するため水和物となる。その吸湿量が分からないと秤量する際に問題となるため、原料には最初から水和物(nHO)を使用することとし、本実施例ではn=7の塩化物を用いた。
【0016】
その粉末原料が均−に分散するように混合した後、一軸プレスにて150〜200kg/cmの力で加圧成形した。該作成したペレツトは15mmm×5φmm程度の大きさであった。図1に固相反応に使用した高温雰囲気炉を示す。
まず、2重のカーボンの容器9の中に成形したペレツトを入れ炉本体10内に放置した。2重の容器には1カ所だけ小さな穴が開けられており、容器内部も排気されるようにした。また、内側の容器内に入らない程度のカーボンの粉末を外側の容器に入れてある。炉本体10は、真空に排気することができ、還元雰囲気ガスを置換・任意の流量で流し続けることが可能になっている。
【0017】
炉内は、バルブ3、4、5を締め、バルブ2を開け、真空ポンプ1で排気し、10−2Pa程度の真空に排気した。その後、バルブ2を締め、バルブ5、3、4を開け、流量調節器7を使用して流量を調整しながら、ボンベ6から、還元雰囲気ガスH+Arを炉内に常圧まで導入した。この炉内を真空にした後、還元ガスを導入する動作を数回繰り返した。
次に、バルブ3、4、5を締め、バルブ2を開け、真空ポンプ1で排気した後、バルブ2を締め、バルブ5、3、4を開いて、流量調節器7の流量を調整しなから、ボンベ6から、還元雰囲気ガスH+Arを炉内に常圧まで導入し、バルブ4を開き、除外装置8を通してガスを流した。このとき流量調節器7により、数ccmの流量になるようにした。炉内に設けられた温度センサー11により炉内の温度をモニターしながら、ヒーター出力を制御し炉内の温度を650℃となるようにした。炉内が650℃になるまでの昇温時間は2時間、固相反応時間は24時間とした。昇温時間を2時間、設定することで塩化物に吸湿されている水和物(nHO)が蒸発し、還元ガス雰囲気によって炉外に運ばれるようにした。
【0018】
材料の酸化の問題は、以下のようにして解決した。
まず、炉内の排気と還元雰囲気ガスH+Arの充填を繰り返すことで炉内の酸素分圧を減少させた。その後、還元雰囲気ガスH+Arを流し続けることにより、炉内の酸素分圧を減少させた状態に維持した。また、それでも残留している酸素は、カーボン容器9表面と外側の容器に入れたカーボンブラック粉末と反応させることにより、反応させようとする材料そのものの酸化を防いだ。なお、固相反応の方法は、上記の方法に限らず材料の酸化を防いだ方法であればよい。
【0019】
固相反応中、塩化セリウム水和物中の塩素Clは、還元雰囲気ガス中の水素H2により、塩化水素HClとして、また、水HOは水蒸気となって主に排気される。
【0020】
反応させた粉末を粉砕後、X線回折により評価した。X線回折から外挿法により格子定数を見積もると図2に示すように、作製したCeCoSb12はCeが格子の中に入り込むことによってCoSbより格子定数が広がっている。また、回折強度のパターンから、Ceがスクッテルダイト構造の中に入っているフィルドスクッテルダイト構造であること、また他相は確認されずCeCoSb12単相材料であることを確認した。
【0021】
こうして固相反応にて得られたフィルドスクッテルダイト化合物粉末を、さらに平均粒径40mm以下になるように微粉砕し、原料として放電プラズマ焼結機(住友石炭鉱業社製SPS1050)を用いて焼結体を作成した(以下、放電プラズマ焼結をSPSとする)。
SPSの焼結条件は、焼結時の圧力20MPa、焼結温度640℃、焼結時間5分に設定した。
【0022】
焼結体の密度は、6.81g/cmであった。固相反応させた粉末同様、作製した焼結体はX線回折法により、回折パターンからフィルドスックテルダイト構造であることを確認した。なお、焼結体の作製方法は、放電プラズマ焼結に限らず、HIP法、ホットプレス法などでもよい。
【0023】
上記の方法で作製したCeCoSb12焼結体と同様な作製方法で作製したCoSbの焼結体の電気伝導度、熱伝導率を測定し比較した結果を図3、図4に示す。
電気伝導度は、CoSbとCeを充填したCeCoSb12を比較すると、ほぼ同程度であり、むしろ低温度側ではCeCoSb12の電気伝導度の方が高かった。
【0024】
室温から700Kの温度範囲において、Ceを充填したCeCoSb12はCoSbと比べて熱伝導率が4割減少した。電気伝導度が同程度にもかかわらず、熱伝導率が低減できたことは、熱電材料としては非常に好ましい結果となった。
また、今回作製した焼結体は、ゼーベック係数を測定すると、従来報告されているCeCoSb12と同等の熱電特性を有することが確認された。
【0025】
したがって、塩化セリウム水和物CeCl・7HOからCoSbにCeを充填することにより、CoSbと同等以上の熱電性能を有するCeCoSb12材料の合成が可能なことが示され、さらに従来の方法とは異なり、原材料が安価で、作成方法がが簡便な材料の合成が可能なことが示された。
【0026】
また、塩化ランタン水和物LaC1・7HO、塩化バリウム水和物BaC1・2HO、塩化イットリウム水和物YCl・6HO、塩化ジルコニウムZrClおよび塩化ストロンチウム水和物SrCl・6HOを原材料として使用して、前記と同様の方法で熱電変換材料を作成した。各々作成した材料の熱電特性を評価したところ、塩化セリウム水和物CeCl・7HOから作成した熱電変換材料と同等の特性を示した。
さらに本実施例では、CoSb化合物を用いたが、CoをFe、Niなどに置換したスクッテルダイト型結晶構造を持つCoSb基化合物(CoFe1−XSb、CoNi1−XSb、FeNi1−XSbなど)においても、置換材料であるFe、Niなどは、粉末原料を用いて同様な方法で作成することができる。
【0027】
【効果】
本発明は、熱電材料における従来材料の持つ問題点、すなわち熱伝導率が高く熱電性能が実用的でない点と原料資源の供給上の問題点を解決し、原料資源が豊富な材料を使用して低コストプロセスにより、熱伝導率を低減した優れた熱電性能を示す熱電変換材料、なかでも、熱電性能が優れ、かつ低コストの熱電変換材料であるスクッテルダイト型結晶構造をもつCoSb 基材料の製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態で使用する固相反応に使用した高温雰囲気炉を示す図である。
【図2】外挿法により見積った格子定数を示すグラフである。
【図3】CoSbとCeCoSb12の電気伝導度を示すグラフである。
【図4】CoSbとCeCoSb12の熱伝導率を示すグラフである。
【符号の説明】
1 真空ポンプ
2 バルブ
3 バルブ
4 バルブ
5バルブ
6 ボンベ
7 流量調節器
8 除外装置
9 2重のカーボンの容器
10 炉本体
11 温度センサー
12 ヒーター
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a CoSb 3 group compound having a filled skutterudite structure.
[0002]
[Prior art]
The basic requirements of thermoelectric conversion materials currently used for the purpose of direct thermoelectric conversion by the Seebeck effect and Peltier effect are as follows:
(1) Material figure of merit Z (Z = S 2 σ / κ, where S is the thermoelectric power V / K, σ is the electrical conductivity Ω −1 cm −1 , and κ is the thermal conductivity W / cmK) Have a large value in a wide operating temperature range),
(2) The material is abundant in resources and manufacturing of the material is easy.
And so on.
[0003]
At present, the main material of thermoelectric conversion materials is a ternary compound based on Bi 2 Te 3 . In general, a compound of Bi 2 Te 3 and Sb 2 Te 3 is used for the p-type material, and a compound of Bi 2 Te 3 and Bi 2 Sb 3 is used for the n-type material. The figure of merit Z in the thermoelectric conversion system of these materials is 2.3 × 10 −3 K −1 at room temperature for both p-type and n-type. This value is the highest among existing thermoelectric conversion materials, and has already been put to practical use as a material for thermoelectric cooling and thermoelectric power generation.
[0004]
However, the Bi 2 Te 3 based material described above has a very small reserve on the earth of Te, which is a raw material, and is difficult to supply in terms of resources. In addition, the temperature change of the figure of merit Z is large, and the value of Z is small in the temperature range other than room temperature. Industrially, the figure of merit is the same as that of Bi 2 Te 3 series material, or a material rich in resources. Is desired.
[0005]
Thermoelectric property data of a CoSb 3 compound having a skutterudite-type crystal structure, which has recently attracted attention as a novel thermoelectric conversion material, is disclosed in L.L. D. Dudkin's Soviet Phys Solid State; 1, p126-1a3, 1959. However, in order to use it as a practical thermoelectric conversion material, it has been necessary to reduce the thermal conductivity.
[0006]
In an attempt to reduce the thermal conductivity in this material system, a compound having a filled skutterudite structure filled with a rare earth element was synthesized. C. Salees et al., Science Vo. 1, 272, 1325-1328, 1996.
[0007]
This filled skutterudite structure is a structure in which the skutterudite structure belongs to the cubic space group Im3, and eight TX 6 octahedrons are connected by vertex sharing in the unit cell, and the gap caused by vertex sharing is empty. The focus is on the child position. The vacancy site is relatively large, and a structure filled with rare earth elements is a filled skutterudite structure in order to reduce thermal conductivity.
By filling the element, it is possible to reduce the thermal conductivity as compared with CoSb 3 before filling due to the rattling effect of filling element ions such as Ce and La ions.
[0008]
Conventionally, as a method for synthesizing a compound having a filled skutterudite structure, B.I. C. According to Science Vo 1.272, 135-1328, 1996, etc. by Salees et al.
[0009]
The rare earth element, which is a raw material element, was sealed in a quartz tube coated with carbon in a He-dry box so as not to be oxidized using a 99.99% purity rod that was electrically surface-treated, and then at 1000 to 1100 ° C. It had melted over 24-48 hours. That is, a solid phase reaction method or a dissolution method using metal powder or metal ingot as a raw material has been used. At this time, since the metal powder is easily oxidized, it is difficult to handle as described above, and oxygen contamination is a problem.
In addition, a 99.99% purity rod that has been electrically surface-treated has a high material unit price, and handling thereof requires attention. Therefore, the thermoelectric conversion material, only two examples of CeFe 4-X Co X Sb 12 and LaFe 4-X Co X Sb 12 have been reported.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problems of conventional materials in thermoelectric materials, that is, the high thermal conductivity and impractical thermoelectric performance and the problem of supply of raw material resources, and uses materials rich in raw material resources. Thermoelectric conversion material with excellent thermoelectric performance with reduced thermal conductivity by low-cost process, especially CoSb 3- base material with skutterudite-type crystal structure that is excellent in thermoelectric performance and low-cost thermoelectric conversion material An object of the present invention is to provide a manufacturing method .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is obtained by mixing a raw material consisting of cobalt powder containing cerium chloride and / or its hydrate and antimony powder so that the raw material is uniformly dispersed, then molding, and subjecting this to a solid phase reaction in a reducing atmosphere. after grinding the filled skutterudite compound powder, a method for producing a CoSb 3 group compound having a filled skutterudite structure, characterized in that the sintering.
[0012]
That is, Firudosuku' as a raw material of the filling element, CoSb 3 group compound having a filled skutterudite structure of the present invention produced from the solid-phase reaction using a halogen compound of the fill elements, having a conventional equivalent properties A terdite type thermoelectric material, and the halogen compound used in the present invention has a low material unit price and is easy to handle. Further, unlike the conventional method, the vacuum sealing process in the quartz vacuum and the He-dry box required at that time are not required, so that the manufacturing process is a low-cost process.
[0013]
Further, CoSb 3 group compound having a filled skutterudite structure of the present invention, as the filling element and is Ba well rare earth elements, Sr, Y, even filling of various elements such as Zr possible.
[0014]
Examples of the halogen compound used in the present invention include cerium chloride or its hydrate CeCl 3 · nH 2 O, lanthanum chloride or its hydrate LaC1 3 · nH 2 O, barium chloride or its hydrate BaC1 2 · nH 2 O, yttrium chloride or its hydrate YCl 3 · nH 2 O, zirconium chloride or its hydrate ZrCl 4 · nH 2 O, and strontium chloride or its hydrate SrCl 2 · nH 2 O And at least one halogenated compound or a hydrate thereof. The halogen compound may be not only one kind of halogen compound but also a mixture of two or more kinds of halogen compounds.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail by embodiments.
A CoSb 3 compound having a filled skutterudite structure was prepared by the following procedure.
Cobalt Co powder (99.99%), antimony Sb powder (99.9999%), cerium chloride hydrate CeCl 3 .nH 2 O (99.99%) as a raw material, the composition ratio of CeCo 4 Sb 12 Ce: Co : Sb = 1: 4: 12. In addition, chlorides usually become hydrates because they absorb moisture in the atmosphere. Since it becomes a problem when weighing if the moisture absorption amount is not known, hydrate (nH 2 O) is used from the beginning as a raw material, and in this example, n = 7 chloride is used.
[0016]
After mixing so that the powder raw material was uniformly dispersed, it was pressure-molded with a force of 150 to 200 kg / cm 2 by a uniaxial press. The prepared pellets had a size of about 15 mm × 5 φmm. FIG. 1 shows a high-temperature atmosphere furnace used for the solid-phase reaction.
First, a pellet formed in a double carbon container 9 was placed in the furnace body 10. In the double container, only one small hole was made so that the inside of the container was evacuated. In addition, carbon powder that does not enter the inner container is placed in the outer container. The furnace body 10 can be evacuated to a vacuum, and the reducing atmosphere gas can be replaced and kept flowing at an arbitrary flow rate.
[0017]
Inside the furnace, the valves 3, 4 and 5 were closed, the valve 2 was opened, the vacuum pump 1 was exhausted, and the vacuum was exhausted to about 10-2 Pa. Thereafter, the valve 2 was closed, the valves 5, 3 and 4 were opened, and the reducing atmosphere gas H 2 + Ar was introduced into the furnace from the cylinder 6 to normal pressure while adjusting the flow rate using the flow rate regulator 7. After evacuating the furnace, the operation of introducing the reducing gas was repeated several times.
Next, the valves 3, 4 and 5 are tightened, the valve 2 is opened, and the vacuum pump 1 is evacuated. Then, the valve 2 is tightened and the valves 5, 3, and 4 are opened to adjust the flow rate of the flow rate regulator 7. From the cylinder 6, the reducing atmosphere gas H 2 + Ar was introduced into the furnace up to normal pressure, the valve 4 was opened, and the gas was allowed to flow through the excluding device 8. At this time, the flow rate regulator 7 was set to a flow rate of several ccm. While monitoring the temperature in the furnace with the temperature sensor 11 provided in the furnace, the heater output was controlled so that the temperature in the furnace was 650 ° C. The temperature raising time until the temperature in the furnace reached 650 ° C. was 2 hours, and the solid phase reaction time was 24 hours. By setting the temperature rising time to 2 hours, the hydrate (nH 2 O) absorbed by the chlorides was evaporated and carried to the outside of the furnace by the reducing gas atmosphere.
[0018]
The problem of material oxidation was solved as follows.
First, the oxygen partial pressure in the furnace was reduced by repeating the exhaust in the furnace and the filling of the reducing atmosphere gas H 2 + Ar. Thereafter, the oxygen partial pressure in the furnace was maintained in a reduced state by continuing to flow the reducing atmosphere gas H 2 + Ar. Still, the remaining oxygen reacted with the carbon black powder placed in the surface of the carbon container 9 and the outer container to prevent oxidation of the material itself to be reacted. The solid-phase reaction method is not limited to the above method, and any method that prevents oxidation of the material may be used.
[0019]
During the solid phase reaction, chlorine Cl in the cerium chloride hydrate is mainly discharged as hydrogen chloride HCl by hydrogen H2 in the reducing atmosphere gas and water H 2 O as water vapor.
[0020]
The reacted powder was pulverized and evaluated by X-ray diffraction. When the lattice constant is estimated by extrapolation from X-ray diffraction, as shown in FIG. 2, the produced CeCo 4 Sb 12 has a larger lattice constant than CoSb 3 as Ce enters the lattice. Further, from the diffraction intensity pattern, it was confirmed that Ce had a filled skutterudite structure contained in the skutterudite structure, and that the other phase was not confirmed and that it was a CeCo 4 Sb 12 single-phase material.
[0021]
The filled skutterudite compound powder thus obtained by the solid phase reaction is further finely pulverized to an average particle size of 40 mm or less, and fired using a spark plasma sintering machine (SPS1050 manufactured by Sumitomo Coal Mining Co., Ltd.) as a raw material. A bonded body was prepared (hereinafter, discharge plasma sintering is referred to as SPS).
SPS sintering conditions were set to a pressure of 20 MPa during sintering, a sintering temperature of 640 ° C., and a sintering time of 5 minutes.
[0022]
The density of the sintered body was 6.81 g / cm 3 . Similar to the powder subjected to the solid phase reaction, the produced sintered body was confirmed by X-ray diffraction method to have a filled skutterudite structure from the diffraction pattern. The method for producing the sintered body is not limited to spark plasma sintering, and may be a HIP method, a hot press method, or the like.
[0023]
The electrical conductivity and thermal conductivity of the sintered body of CoSb 3 produced by the same production method as the CeCo 4 Sb 12 sintered body produced by the above method are shown in FIG. 3 and FIG.
The electric conductivity was almost the same when CoSb 3 and CeCo 4 Sb 12 filled with Ce were compared. On the lower temperature side, the electric conductivity of CeCo 4 Sb 12 was higher.
[0024]
In the temperature range from room temperature to 700 K, CeCo 4 Sb 12 filled with Ce had a thermal conductivity reduced by 40% compared to CoSb 3 . The fact that the thermal conductivity could be reduced despite the same electrical conductivity was a very favorable result as a thermoelectric material.
Moreover, this time prepared sintered body, measuring the Seebeck coefficient, it was confirmed that the thermoelectric properties of the equivalent CeCo 4 Sb 12 that previously reported.
[0025]
Therefore, by filling the Ce cerium chloride hydrate CeCl 3 · 7H 2 O in CoSb 3, been shown to be capable of synthesis of CeCo 4 Sb 12 material with CoSb 3 equal or more thermoelectric performance, further Unlike conventional methods, it was shown that raw materials can be synthesized at low cost and with a simple production method.
[0026]
Also, lanthanum chloride hydrate LaC1 3 · 7H 2 O, barium chloride hydrate BaC1 2 · 2H 2 O, yttrium chloride hydrate YCl 3 · 6H 2 O, zirconium chloride ZrCl 4 and strontium chloride hydrate SrCl 2 the · 6H 2 O was used as raw material to prepare a thermoelectric conversion material in the same manner as above. When the thermoelectric properties of each of the prepared materials were evaluated, they showed the same properties as the thermoelectric conversion material prepared from cerium chloride hydrate CeCl 3 · 7H 2 O.
Further, in this example, a CoSb 3 compound was used, but a CoSb 3 group compound (Co X Fe 1-X Sb 3 , Co X Ni 1- X Sb 3 , Fe X Ni 1-X Sb 3, etc.) can also be prepared by a similar method using powder raw materials such as Fe, Ni and the like.
[0027]
【effect】
The present invention solves the problems of conventional materials in thermoelectric materials, that is, the high thermal conductivity and impractical thermoelectric performance and the problem of supply of raw material resources, and uses materials rich in raw material resources. Thermoelectric conversion material with excellent thermoelectric performance with reduced thermal conductivity by low-cost process, especially CoSb 3- base material with skutterudite-type crystal structure that is excellent in thermoelectric performance and low-cost thermoelectric conversion material We were able to provide a manufacturing method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a high-temperature atmosphere furnace used for a solid-phase reaction used in an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing a lattice constant estimated by an extrapolation method.
FIG. 3 is a graph showing electrical conductivities of CoSb 3 and CeCo 4 Sb 12 ;
FIG. 4 is a graph showing the thermal conductivity of CoSb 3 and CeCo 4 Sb 12 ;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum pump 2 Valve 3 Valve 4 Valve 5 Valve 6 Cylinder 7 Flow rate regulator 8 Exclusion device 9 Double carbon container 10 Furnace body 11 Temperature sensor 12 Heater

Claims (1)

塩化セリウムおよび/またはその水和物を含むコバルト粉末とアンチモン粉末よりなる原料が均一に分散するように混合した後、成形し、これを還元雰囲気中で固相反応させ、得られたフィルドスクッテルダイト化合物粉末を粉砕した後、焼結することを特徴とするフィルドスクッテルダイト構造を有するCoSbThe raw material consisting of cobalt powder containing cerium chloride and / or its hydrate and antimony powder is mixed so as to be uniformly dispersed, then molded, and this is subjected to solid phase reaction in a reducing atmosphere, and the obtained skutter is obtained. CoSb having a filled skutterudite structure, characterized in that it is sintered after pulverizing the dite compound powder 3 基化合物の製造方法。A method for producing a base compound.
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