水热法制备Cu₂S及其热电性能研究

张沁沁¹，王伟¹，谢淑红²，闫艳慈³，彭坤岭³

1. 湘潭大学材料科学与工程学院薄膜材料及器件湖南省重点实验室2. 湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室3. 重庆大学物理学院

摘 要：采用水热法制备Cu₂S粉末,研究了合成温度、表面活性剂添加量对Cu₂S粉末形貌的影响以及表面活性剂对Cu₂S热电性能的影响。采用XRD、SEM和TEM表征Cu₂S粉末材料的相组成和微观形貌,之后采用放电等离子烧结技术（SPS）制备了Cu₂S块体热电材料,采用激光闪光法和塞贝克系数/电阻测量系统测试了块体材料的热电性能。实验结果表明,水热法成功合成了由纳米晶组成的尺寸为亚微米的Cu₂S粉末,其中180℃合成的Cu₂S粉末的平均粒径比160℃合成的小;添加适量的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠可以有效地降低Cu₂S粉末的晶粒尺寸,而适量地添加乙二醇促进层片状Cu₂S粉末的生成;3种样品的塞贝克系数都为正,说明Cu₂S为p型热电材料;180℃添加0.5g十二烷基苯磺酸钠制备的Cu₂S粉末的平均晶粒尺寸最小,该样品的热电性能最好,873K时其热电优值达到0.69。

关键词：热电材料;Cu2S;水热法;SPS;