專利名稱：海藻酸鈉凝膠法制備Na_xCo₂O₄熱電化合物粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工0204熱電化合物粉體的制備方法，屬于新能源材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
過(guò)渡金屬氧化物NaxCoA熱電材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型熱電材料，具有較好的 熱電性能，這種材料具有的無(wú)毒、高溫穩(wěn)定性、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)是合金熱電材料無(wú)法相比的， 已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但是這種材料的熱電優(yōu)值相對(duì)較小，轉(zhuǎn)換效率較低，研究表明， 其熱電性能可以通過(guò)改進(jìn)制備工藝控制其微觀結(jié)構(gòu)來(lái)提高。不同的制備方法得到的材料微結(jié) 構(gòu)和性能不盡相同，對(duì)Na,Co204陶瓷的熱電性能產(chǎn)生不同的影響。目前，對(duì)于NaxCoA化合物 粉體的制備方法主要有固相反應(yīng)法(SSR)、聚合合成法(PC)和檸檬酸絡(luò)合法(CAC)。對(duì)于 制備的NaxCo204陶瓷的熱電性能， 一般地，CAC法優(yōu)于PC法，PC法優(yōu)于SSR法，其根本原因 就在于不同方法制備的NaxCoA化合物晶體的微觀形態(tài)不同。因此，研究NaxCoA化合物晶體 的制備方法對(duì)于提高其熱電性能具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種海藻酸鈉凝膠法制備化〈0204熱電化合物粉體的方法，該方法 反應(yīng)體系簡(jiǎn)單、工藝過(guò)程易控。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是海藻酸鈉凝膠法制備N^CoA熱電化合物粉 體的方法，它包括如下步驟
歩驟1 )，配制濃度為3. 456-3. 888 g/L海藻酸鈉水溶液和濃度為0. 02mol/L硝酸鈷水溶 液；按照體積比l:l的比例將硝酸鈷水溶液迅速倒入快速攪拌的海藻酸鈉水溶液中，攪拌混 合均勻，超聲分散處理，得到膠體溶液；
步驟2)，將步驟l)得到的膠體溶液進(jìn)行冷凍千燥，得到干燥的前驅(qū)體粉末； 步驟3)，將步驟2)得到的干燥的前驅(qū)體粉末置于硅碳爐中在80(TC空氣氣氛下煅燒保 溫1小時(shí)，即得到NaxCo204熱電化合物粉體。
本發(fā)明的Na,Co2(X熱電化合物粉體可以應(yīng)用于制備Na,CoA熱電材料。 海藻酸鈉凝膠法利用海藻酸鈉獨(dú)特的膠凝特性來(lái)制備NaxCoA化合物晶體，海藻酸鈉本 身就是一種反應(yīng)原料，與現(xiàn)有其它方法相比，除了具有良好的化學(xué)均勻性以外，還具有反應(yīng) 體系簡(jiǎn)單、工藝過(guò)程易控{不需要復(fù)雜的參數(shù)控制(如加熱溫度)}、原材料價(jià)格低廉易得、 安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)；且可以獲得不同形態(tài)的片狀Na,CoA熱電化合物(如近似圓板狀和近似 片狀三角形等)。另外，本發(fā)明與現(xiàn)有的PC法和CAC法相比，反應(yīng)過(guò)程的時(shí)間比較短(不包 括干燥時(shí)間)，本發(fā)明方法不需要很長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，從原料配制到混料到超聲處理也就是1 小時(shí)左右，然后進(jìn)行冷凍干燥，大概需要12 24小時(shí)(與樣品預(yù)凍厚度有關(guān))。而PC法和 CAC法需要3 6小時(shí)的凝膠化反應(yīng)時(shí)間(也與反應(yīng)量有關(guān))，然后也需要在烘箱里進(jìn)行干燥,
大概也需要12 24小時(shí)(與干燥量有關(guān))。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2是實(shí)施例1制備的Na,CoA化合物的XRD圖譜。 圖3是實(shí)施例1制備的Na,CoA化合物的SEM形貌。 圖4是實(shí)施例2制備的NaxCoA化合物的XRD圖譜。 圖5是實(shí)施例2制備的NaxCo204化合物的SEM形貌。
具體實(shí)施方法 下面給出實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體敘述。
實(shí)施例1:
如圖1所示，配制濃度為3. 456g/L的海藻酸鈉水溶液，為A溶液；配制濃度為0. 02mol/L 的硝酸鈷水溶液，為B溶液。然后按照體積比1:1將B溶液迅速倒入快速攪拌(磁力攪拌 1000轉(zhuǎn)/分)的A溶液中，攪拌混合均勻，攪拌30分鐘后進(jìn)行超聲分散處理3分鐘(超聲波 清洗器功率40W)，得到膠體溶液。然后進(jìn)行冷凍干燥(-2(TC預(yù)凍，真空冷凍千燥機(jī)冷阱 溫度-85°C,真空度O. 1Pa，干燥時(shí)間12小時(shí))，得到干燥的前驅(qū)體粉末。最后將干燥的前驅(qū) 體粉末置于80(TC的硅碳爐中煅燒1小時(shí)，即得到Na,CoA化合物。本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比 方法簡(jiǎn)單、容易控制，反應(yīng)過(guò)程的時(shí)間比較短。如圖2所示，經(jīng)X射線檢測(cè)主晶相為 Y-Na。,7,Co。，02化合物。粉體形貌如圖3掃描電鏡所示，晶體呈近似圓片狀，直徑l 3um， 厚度0. 2 0. 5iim。
實(shí)施例2:
如圖1所示，配制濃度為3. 888g/L的海藻酸鈉水溶液，為A溶液；配制濃度為0. 02niol/L 的硝酸鈷水溶液，為B溶液。然后按照體積比1:1將B溶液迅速倒入快速攪拌(磁力攪拌 1000轉(zhuǎn)/分)的A溶液中，攪拌混合均勻，攪拌30分鐘后進(jìn)行超聲分散處理3分鐘(超聲波 清洗器功率40W)，得到膠體溶液。然后進(jìn)行冷凍干燥(-2(TC預(yù)凍，真空冷凍干燥機(jī)冷阱 溫度-85'C，真空度0. lPa，干燥時(shí)間12小時(shí))，得到干燥的前驅(qū)體粉末。最后將干燥的前驅(qū) 體粉末置于80(TC的硅碳爐中煅燒1小時(shí)，即得到N^CoA化合物。本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比 方法簡(jiǎn)單、容易控制，反應(yīng)過(guò)程的時(shí)間比較短。如圖4所示，經(jīng)X射線檢測(cè)主晶相為 ^-1^ .71(:0。.9602化合物。粉體形貌如圖5掃描電鏡所示，晶體呈近似片狀三角形,邊長(zhǎng)2 3^[11。
權(quán)利要求
1.海藻酸鈉凝膠法制備NaxCo2O4熱電化合物粉體的方法，其特征是它包括如下步驟1).配制濃度為3.456-3.888g/L海藻酸鈉水溶液和濃度為0.02mol/L硝酸鈷水溶液；按照體積比1∶1的比例將硝酸鈷水溶液迅速倒入快速攪拌的海藻酸鈉水溶液中，攪拌混合均勻，超聲分散處理，得到膠體溶液；2).將步驟1)得到的膠體溶液進(jìn)行冷凍干燥，得到干燥的前驅(qū)體粉末；3).將步驟2)得到的干燥的前驅(qū)體粉末置于硅碳爐中在800℃空氣氣氛下煅燒保溫1小時(shí)，即得到NaxCo2O4熱電化合物粉體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的海藻酸鈉凝膠法制備Na,CoA熱電化合物粉體的方法，其特征 是所得到的NaxCoA熱電化合物粉體的的晶體形態(tài)為近似圓片狀或近似片狀三角形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Na_xCo₂O₄熱電化合物粉體的制備方法。海藻酸鈉凝膠法制備Na_xCo₂O₄熱電化合物粉體的方法，其特征是它包括如下步驟1).配制濃度為3.456-3.888g/L海藻酸鈉水溶液和濃度為0.02mol/L硝酸鈷水溶液；按照體積比1∶1的比例將硝酸鈷水溶液迅速倒入快速攪拌的海藻酸鈉水溶液中，攪拌混合均勻，超聲分散處理，得到膠體溶液；2).將步驟1)得到的膠體溶液進(jìn)行冷凍干燥，得到干燥的前驅(qū)體粉末；3).將步驟2)得到的干燥的前驅(qū)體粉末置于硅碳爐中在800℃空氣氣氛下煅燒保溫1小時(shí)，即得到Na_xCo₂O₄熱電化合物粉體。本發(fā)明具有反應(yīng)體系簡(jiǎn)單易控、原材料價(jià)格低廉易得、安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G51/00GK101182042SQ20071016842
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者唐新峰, 莉 張, 張清杰, 高文斌 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)