、 中 Ｓ、 电导率 、 绝对温 Ｔ 和 κ 分别为 Ｓ ｅ ｅ ｂ ｅ ｃ ｋ 系数 、 σ
４］ ２ 。 其中 ， 它反映 度和热导率 ［ Ｓ σ被 称 为 功 率 因 子 ， ５］ 。 目前提高热电性能的 了热电材料的电传输性能 ［
使材料 途径主要是通过掺 杂 来 调 整 材 料 能 带 结 构 ，
－４ －２ ／ ｍ ｕ ｍ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｏ ｆ ２ ６ １μ Ｖ Ｋ ａ ｎ ｄ １ ５ ． ９×１ ０ Ｗｍ－１ Ｋ ａ ｓ ｘ ｅ ｕ ａ ｌ ｓ ｔ ｏ ２． ｑ ： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｐ ｂ Ｔ ｅ ｍ ａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｅ ｅ ｂ ｅ ｃ ｋ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ ｏ ｗ ｅ ｒ ｇ ｙ ｐ ｐ ｙ
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粉末冶金工业 第 ２ ２卷
传统的化石能源越 随着全世界工 业 化 的 发 展 ， 同时化石能源也 来越难以满足人们 对 能 源 的 需 求 ， 造成严重的环境问 题 ， 这促使人们不断寻求绿色可 再生能源 。 余热发 电 不 仅 绿 色 环 保 ， 同时也可以减 少能耗 ， 产生巨大的经济效益 ， 一直以来备受研究领 域重视 。 热电材料的热电转换特性为我们提供了一 条很好的利用余热 的 途 径 ， 近年来随着纳米技术的 发展和新型制备工 艺 的 应 用 ， 又一次点燃了我们对
］ １ ３ － 。 热电材料的兴趣 ［
１ 实 验
按照化学计量称取一定量的硝酸铅和高纯碲粉 （ 纯度 ９ 将其放入聚四氟乙烯反应釜内衬 ９ ． ９ ９％ ） 中， 加入内衬 容 积 ８ 之 ０％ 的 乙 二 胺 作 为 反 应 溶 液 ， 后将 内 衬 装 入 反 应 釜 并 密 封 。 将 反 应 釜 升 温 至 保温 １ １ ８ ０℃ ， ６ｈ 进 行 溶 剂 热 反 应 。 反 应 结 束 后 将 高压釜自然冷却至 室 温 ， 将反应溶液与产物进行真 空抽滤 ， 得到 Ｐ 依次用蒸馏水和 无 水 ｂ Ｔ ｅ纳米粉末 ， 乙醇多次 冲 洗 Ｐ 最后将洗净的 Ｐ ｂ Ｔ ｅ粉 末， ｂ Ｔ ｅ粉 得到干燥 末放置于真空干 燥 箱 内 ６ ０℃ 下 干 燥 ４ｈ， 。 的Ｐ 纯度 ９ ｂ Ｔ ｅ纳米粉末 （ ９ ． ９ ９％ ） 按照一 定 的 化 学 计 量 比 称 取 制 备 的 Ｐ ｂ Ｔ ｅ纳 、 、 米粉末 （ 纯度 ９ 单质 Ｓ 纯度 ９ ９ ． ９ ９％ ） ｂ粉（ ９ ． ９ ９％ ） 、单 质 Ａ 单质 Ｔ 纯度９ 纯度 ｅ粉（ ９ ． ９ ９％ ） ｇ粉（ 、 ， 单质 Ｓ 纯度９ 将原料粉末 ９ ９ ． ９ ９％ ） ｎ粉（ ９ ． ９ ９％ ） 放入研钵 内 混 合 ， 得到的混合粉末经压制成条（ ３ ０ 后 装 入 高 温 石 英 管 中， 使用真 ｍｍ×８ ｍｍ×５ ｍｍ）
１ １ １ １ ２ ， ， ， Ｄ Ｉ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ａ ｎ ａ ｎ Ｊ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｙ ａ ｎ Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｂ ｅ ｎ Ｚ Ｈ Ｏ Ｎ Ｇ Ｈ ｏ ｎ ｈ ａ ｉ Ｙ Ｕ Ｄ ａ ｂ ｉ ｎ － － － ｇ， ｇ
（ ， ，Ｈ ； １． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ０ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｇ ｙ ｇ ｙ ， ， ２． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｙ ｙ ｇ ｙ ｇ ｇ ） Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ３ ７， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
丁夏楠１ ， 蒋 阳１ ， 杨 奔１ ， 仲洪海１ ， 余大斌２
（ 合肥工业大学 材料科学与工程学院 ， 安徽 合肥 ２ １． ３ ０ ０ ０ ９； ） 电子工程学院 脉冲强激光技术国家重点实验室 ， 安徽 合肥 ２ ２． ３ ０ ０ ３ ７
摘 要： 通过溶剂热法制备出立方相 Ｐ 采用真空封管熔炼法 得 到 Ｐ ｂ Ｔ ｅ纳米粉末 ， ｂ Ｔ ｅ基 热 电 材料 Ａ 采用粉末冶金快速热压 Ｐ ｂ Ｓ ｎ Ｓ ｂ ｅ ｇ ０ ． ５ ８－ｘ ｘ ０ ． ５Ｔ １ ０ 的合金锭 。 通过高能球磨得到合金粉末 ， ／ 工艺制备该材料的块体材料 。 研究了不同 Ｐ ｂ Ｓ ｎ 比在 ３ ０ ０～７ ０ ０Ｋ 范围内对材料热电性能的 ／ 影响 。 研究结 果 表 明 ， 当 ｘ＝４， 电导率在３ 在６ ０ ０Ｋ 时达到１ ３ ０ ０Ｓ ｃ ｍ， ０ ０Ｋ 时达到３ ４ ０ ／ ／ 当 ｘ＝２， ｃ ｍ。 Ｓ ｅ ｅ ｂ ｅ ｃ ｋ系数在６ ２ ５Ｋ 时达到２ ６ １μ Ｖ Ｋ 的 最 大 值。 功 率 因 子 达 到 １ ５ ． ９× Ｓ －４ －１ －２ 。 １ ０ Ｗｍ Ｋ 关键词 ： 粉末冶金 ； 功率因子 ； Ｐ ｂ Ｔ ｅ基热电材料 ； Ｓ ｅ ｅ ｂ ｅ ｃ ｋ 系数 中图分类号 ： Ｔ Ｆ １ ２ ３ ． ７ 文献标识码 ： Ａ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ６－６ ５ ４ ３ ２ ０ １ ２ ０ ４－０ ０ ３ ５－０ ６ Ｐ Ｒ Ｏ Ｐ Ｅ Ｒ Ｔ Ｉ Ｅ Ｓ ＣＨＡＲ Ａ Ｃ Ｔ Ｅ Ｒ Ｉ Ｚ ＡＴ Ｉ ＯＮ Ｏ Ｆ Ｄ Ｏ Ｐ Ｅ Ｄ Ｐ ｂ Ｔ ｅ ＭＡＴ Ｒ Ｉ Ｘ ＴＨＥ ＲＭＯ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｉ Ｃ ＭＡＴ Ｅ Ｒ Ｉ Ａ Ｌ Ｓ Ｖ Ｉ Ａ Ｐ ＯＷＤ Ｅ Ｒ ＭＥ ＴＡ Ｌ Ｌ ＵＲ ＧＹ ＭＥ ＴＨＯ Ｄ
６］ ， 的带 隙 和 费 米 能 级 附 近 的 状 态 密的角 度 来 提 高 材 料 的 电 导 率 ， 但Ｓ ｅ ｅ － ｂ ｅ ｃ ｋ 系数却随着载流 子 迁 移 率 的 提 升 而 大 幅 下 降 。 在低温区热电材 料 领 域 ， Ｂ ｅ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｄ ｅ ｌ等 人 通 过 高 能 球磨工艺和 热 压 烧 结 工 艺 制 备 了 Ｂ ｉ Ｓ ｂ ｅ三 元 合 － －Ｔ 发现该工艺可以有效地增强晶格声子散射 ， 在提 金， 高材料的 Ｓ 使得 ｅ ｅ ｂ ｅ ｃ ｋ 系 数 同 时 还 能 降 低 热 导 率， 该合金在 ３ 达到 ７ ５ Ｋ 左右的 Ｚ Ｔ 值提高了 近 ４ ０％ ，
ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ
收稿日期 ： ２ ０ １ １－１ ０－２ １ ） ； 基金项目 ： 国家高技术研究发展计划 （ 资助项 目 （ 国家重点基础研究发展规划（ ８ ６ ３ 计划 ） ２ ０ ０ ７ ＡＡ ０ ３ Ｚ ３ ０ １ ９ ７ ３ 计 划 ）资 助 项 目 （ ２ ０ ０ ７ Ｃ Ｂ ９ － ） ； ； ； 国家自然科学基 金 资 助 项 目 （ 国家教育部“ 新世纪 优 秀 人 才 支 持 计 划” 资助项目（ 总装重点创新项目 ３ ６ ０ ０ １ ２ ０ ７ ７ １ ０ ３ ２） Ｎ Ｃ Ｅ Ｔ ０ ４ ０ ５ ６ １） － － （ ） ７ １ ３ ０ ７ ０ ３ ， ， 作者简介 ： 丁夏楠 （ 男（ 汉） 山东曲阜人 ， 硕士 ， 主要从事新型功能材料研究 。 １ ９ ８ ８－ ）
－２ 当真空度达到 １ 空泵把石英管抽真空 ， ． ２ ０×１ ０ Ｐ ａ
热电转换技术是一种可以实现热能与电能之间 其特点在于结构简单 、 不需要任何 相互转化的技术 ， 机械部件 、 尺寸便于调节 ， 可以根据需要组合在各种 可以利用余热的区域进行发电 。 热电材料的性能通
２ ／ ， 常用无 纲 量 热 电 优 值 Ｚ 其 Ｔ 来 表 征， Ｚ Ｔ＝Ｓ Ｔ σ κ
： ，ａ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｃ ｕ ｂ ｉ ｃ Ｐ ｂ Ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｓ ｏ ｌ ｖ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｌ ｎ ｄ ｈ ａ ｓ ｅ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ｙ ｙ ｐ ｐ Ｐ ｂ Ｔ ｅ ｍ ａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ａ Ｐ ｂ Ｓ ｎ Ｓ ｂ ｅ ｌ ｌ ｏ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｖ ｉ ａ ｖ ａ ｃ ｕ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ － ｇ ｙ ｐ ｐ ０ ． ５ ８－ｘ ｘ ０ ． ５Ｔ １ ０ａ ｕ ｍ ｍ ｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｉ ｎ ａ ｓ ｅ ａ ｌ ｅ ｄ ｕ ａ ｒ ｔ ｚ ｌ ａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｂ ｅ． Ａ ｌ ｌ ｏ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｈ ｉ ｈ ｅ ｎ ｅ ｒ ｂ ａ ｌ ｌ － ｇ ｑ ｇ ｙ ｐ ｐ ｐ ｙ ｇ ｇ ｙ ， ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ Ａ Ｐ ｂ Ｓ ｎ Ｓ ｂ ｅ ｕ ｌ ｋ ａ ｌ ｌ ｏ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ － ｇ ｐ ｇ ｙ ｐ ｐ ｙ ｐ ０ ． ５ ８－ｘ ｘ ０ ． ５Ｔ １ ０ｂ ／ ｌ ｕ ｒ ｒ ａ ｉ ｄ ｈ ｏ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｐ ｂ Ｓ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ －ｐ ｇ ｙ ｐ ｇ ｇ （ ） ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｔ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅｆ ｒ ｏ ｍ ３ ０ ０Ｋｔ ｏ ７ ０ ０Ｋ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｐ ｇ ｐ ｐ ／ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｘ ｉ ｍ ｕ ｍ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ １ ３ ０ ０Ｓ ｃ ｍ ａ ｔ ３ ０ ０ Ｋａ ｎ ｄ ３ ４ ０ ｙ ／ ， ｍ ａ ｔ ６ ０ ０Ｋａ ｓ ｘ ｅ ｕ ａ ｌ ｓ ｔ ｏ ４ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｅ ｂ ｅ ｃ ｋ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｘ ｉ Ｓｃ ｏ ｗ ｅ ｒ － ｑ ｐ