1.本发明属于粉末制备领域，具体涉及一种基于电解剥离制备n型碲化铋粉末的方法。
背景技术：
2.基于热电材料的热电转换技术是应对能源危机和环境污染的重要技术手段，在余热回收、汽车尾气发电、体温发电、物联网微能量电池、rtg电池等新能源领域，以及车载冰箱、电子元器件冷却、光器件精准控温等微区热管理领域应用前景广阔。bi2te3基合金是迄今为止室温附近热电性能最好、唯一商用的热电材料。传统商用bi2te3基合金大都为定向凝固技术制备的类单晶材料，其力学强度较弱，有效最小可切割尺寸仅0.8mm，难以满足热电器件微型化的需求。粉末冶金工艺，通过引入微纳结构，可显著提高其力学强度和热电性能。然而，在粉末冶金工艺中，首当其冲的是制粉工艺。
3.传统机械制粉工艺像球磨法和机械破碎等存在一系列的缺陷，例如，机械制粉过程中，由于机械变形，材料内会产生大量的晶格缺陷，诱导产生严重的类施主效应，不利于热电性能的提升；通过机械粉碎方法生产的粉末其粒径分布很宽(从纳米级到几十微米级)，很难制备出粒度均一的粉末，这使得材料内部的缺陷极难控制，很容易导致性能不稳定、难以重复的问题；机械制粉过程中，粉末晶界还会不可避免的引入杂质被污染和氧化，这又会进一步恶化其热电性能；机械制粉的生产过程也会造成环境的污染。因此寻求一种非机械破碎、高效无污染的制粉工艺来生产n型碲化铋粉末是很有必要的。
技术实现要素：
4.本发明提供一种基于电解剥离制备n型碲化铋粉末的方法，能够解决传统机械制粉工艺为碲化铋材料带来的类施主效应、粉末粒度不均匀、粉末易引入杂质被污染等问题。
5.为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
6.本发明实施例提供一种基于电解剥离制备n型碲化铋粉末的方法，所述制备方法包括：
7.步骤s1，用1000目砂纸打磨n型碲化铋晶片，然后用乙醇超声清洗；
8.步骤s2，准备好直流电源，与电源正极连接电源线分成两路；
9.步骤s3，乙醇清洗后的n型碲化铋晶片用第一电极夹固定，两个石墨电极分别用第二电极夹和第三电极夹固定；
10.步骤s4，将步骤s3中的第一电极夹、第二电极夹和第三电极夹固定在电极固定架上，第二电极夹和第三电极夹分别固定在第一电极夹的左右两边；
11.步骤s5，电源正极分出的两路电源线分别夹在第二电极夹和第三电极夹上，电源负极引出的电源线夹在第一电极夹上；
12.步骤s6，配制1.3mol/l的nacl溶液作为电解液，将第一电极夹固定的碲化铋晶片样品浸入电解液中，将第二电极夹和第三电极夹固定两个石墨电极也浸入电解液中；
13.步骤s7，调整电源电压大小为3.5～4.5v，电解时间为1～3min，通过电场驱动钠离子嵌入n型碲化铋晶片中的晶胞的te-te层间，致使晶格坍塌开裂，导致n型碲化铋纳米颗粒从晶片上整体剥离脱落，从而形成粉末；
14.步骤s8，电解结束后，收集从n型碲化铋晶片上剥离下来留在电解液中的n型碲化铋粉末，并进行清洗、过滤、干燥，即得所需的高纯n型碲化铋粉末。
15.根据本发明一可选实施例，步骤s4中的两个石墨电极分别位于碲化铋晶片的两端，且与碲化铋晶片之间保持相同的距离。
16.根据本发明一可选实施例，步骤s6还包括烧杯，将电解液填充到烧杯中，将第一电极夹固定的碲化铋晶片样品浸入烧杯中的电解液中，将第二电极夹和第三电极夹固定的两个石墨电极插入烧杯中的电解液中。
17.根据本发明一可选实施例，步骤s6中将碲化铋晶片的3/4部分浸入nacl水溶液。
18.根据本发明一可选实施例，步骤s6中的两个石墨电极中一个石墨电极作为电解反应中的阳极，另一个石墨电极作为备用电极。
19.根据本发明一可选实施例，步骤s7中的纳米颗粒的粒径为10～50nm。
20.根据本发明一可选实施例，第一电极夹、第二电极和第三电极夹的材料为铝、铜、钼、镍中的一种材料。
21.根据本发明一可选实施例，步骤s4中的电极固定架包括胶框和位于贯穿胶框的通孔，所述第一电极夹、所述第二电极和所述第三电极夹的导电轴穿过所述通孔与对应的电源线电性连接。
22.根据本发明一可选实施例，所述胶框的材料为白色绝缘材料，且所述胶框包括与电解液接触的搭接部、位于所述搭接部之上的凸台部和贯穿所述凸台部的胶管，所述胶管的一端与搭接部连接，所述通孔设置在所述胶管内。
23.有益效果：本发明实施例提供一种基于电解剥离制备n型碲化铋粉末的方法，本发明采用电解工艺，通过电场驱动钠离子嵌入n型碲化铋晶片(bitese)的晶胞的te-te层间，致使晶格坍塌开裂，导致n型碲化铋(bitese)纳米颗粒从晶片上整体剥离脱落，细化成n型碲化铋材料颗粒，克服了传统机械制粉工艺为碲化铋材料带来的类施主效应，且颗粒尺寸均匀，仅借助直流电源，设备简单、操作方便、速率可控；还有采用的氯化钠电解液价格低廉、清洁，生产成本低，且不会对环境造成污染。
附图说明
24.为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的一种基于电解剥离制备n型碲化铋粉末的方法的流程图。
26.图2为本技术实施例提供的一种实验装置示意图。
27.图3(a)是电解结束后n型碲化铋粉末溶解在电解液的一种分布示意图。
28.图3(b)是电解结束后n型碲化铋粉末溶解在电解液的另一种分布示意图。
29.图4(a)是实验结束后收集的n型碲化铋粉末在光学显微镜下的一种微观示意图。图4(b)是实验结束后收集的n型碲化铋粉末在光学显微镜下的另一种微观示意图。图5为本技术实施例提供的一种基于电解剥离制备n型碲化铋粉末的xrd图。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，“/”表示“或者”的意思。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示，图中虚线表示在结构中并不存在的，仅仅说明结构的形状和位置。本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
32.如图1所示，本技术实施例提供一种基于电解剥离制备n型碲化铋粉末的方法，所述制备方法包括：
33.步骤s1，用1000目砂纸打磨n型碲化铋晶片，然后用乙醇超声清洗。
34.步骤s2，准备好直流电源，与电源正极连接电源线分成两路。
35.步骤s3，乙醇清洗后的n型碲化铋晶片用第一电极夹固定，两个石墨电极分别用第二电极夹和第三电极夹固定。
36.步骤s4，将步骤s3中的第一电极夹、第二电极夹和第三电极夹固定在电极固定架上，第二电极夹和第三电极夹分别固定在第一电极夹的左右两边。
37.步骤s5，电源正极分出的两路电源线分别夹在第二电极夹和第三电极夹上，电源负极引出的电源线夹在第一电极夹上。
38.步骤s6，配制1.3mol/l的nacl溶液作为电解液，将第一电极夹固定的碲化铋晶片样品浸入电解液中，将第二电极夹和第三电极夹固定两个石墨电极也浸入电解液中。
39.步骤s7，调整电源电压大小为3.5～4.5v，电解时间为1～3min，通过电场驱动钠离子嵌入n型碲化铋晶片中的晶胞的te-te层间，致使晶格坍塌开裂，导致n型碲化铋纳米颗粒从晶片上整体剥离脱落，从而形成粉末。
40.步骤s8，电解结束后，收集从n型碲化铋晶片上剥离下来留在电解液中的n型碲化铋粉末，并进行清洗、过滤、干燥，即得所需的高纯n型碲化铋粉末。
41.优选地，步骤s4中的两个石墨电极分别位于碲化铋晶片的两端，且与碲化铋晶片
之间保持相同的距离。步骤s6还包括烧杯，将电解液填充到烧杯中，将第一电极夹固定的碲化铋晶片样品浸入烧杯中的电解液中，将第二电极夹和第三电极夹固定的两个石墨电极插入烧杯中的电解液中。步骤s6中将碲化铋晶片的3/4部分浸入nacl水溶液。第一电极夹、第二电极和第三电极夹的材料为铝、铜、钼、镍中的一种材料。
42.优选地，步骤s6中的两个石墨电极中一个石墨电极作为电解反应中的阳极，另一个石墨电极作为备用电极。在电解反应中，备用电极可以通电，也可以不通电，此处不做限定，根据具体的电解实验情况而定。
43.优选地，步骤s7中的纳米颗粒的粒径为10～50nm。
44.如图2所示，本技术实施例提供一种实验装置图，该实验装置包括直流电源、烧杯，第一电极夹、第二电极夹、第三电极夹、位于烧杯上方的电极固定架；电极固定架用于固定第一电极夹、第二电极夹、第三电极夹；第一电极夹用于固定n型碲化铋晶片，第二电极夹和第三电极夹用于分别固定第一石墨电极和第二石墨电极，第一电极夹通过信号线与电源负极电性连接，也即碲化铋晶片通过信号线与电源负极电性连接。第二电极夹和第三电极夹通过信号线与电源正极电性连接，也即第一石墨电极和第二石墨电极通过信号线与电源正极电性连接。
45.步骤s4中的电极固定架包括胶框和位于贯穿胶框的通孔，所述第一电极夹、所述第二电极和所述第三电极夹的导电轴穿过所述通孔与对应的电源线电性连接。所述胶框的材料为白色绝缘材料，且所述胶框包括与电解液接触的搭接部、位于所述搭接部之上的凸台部和贯穿所述凸台部的胶管，所述胶管的一端与搭接部连接，所述通孔设置在所述胶管内。
46.例如图2，烧杯内的白色结构为电极固定架，图中仅描述其部分结构，导电轴14贯穿电极固定架的通孔，电极固定架的胶框包括与电解液接触的搭接部13、位于所述搭接部13之上的凸台部12和贯穿所述凸台部12的胶管11，所述胶管11的一端与搭接部13连接，所述通孔设置在所述胶管11内。
47.图3(a)和图3(b)为实验结束后电解液中情况，可见电解结束后，n型碲化铋纳米颗粒从晶片上整体剥离脱落，从而形成粉末，沉积在电解液中。图4(a)和图4(b)为实验结束后收集的n型碲化铋粉末的光学显微镜下的微观形貌图。图5为实验结束后收集的n型碲化铋粉末的xrd图。
48.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内；本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。