本发明提供了一种原料便宜易得，设备简单，合成温度低，工艺简单的方钴矿系热 电材料的合成方法。 本发明中采用钴、锑、铁、镍、锡的可溶性盐作为原料，在内衬聚四氟乙烯的高压 釜中于 140~200℃进行反应，经过滤洗涤后在真空干燥箱中进行处理，最终制得所需产 物。

  和传统热电材料PbTe相比，SnSe原材料价格相对低廉、储量比较丰富、而且低毒环保，然后，长期以来，由于其多晶热电优值ZT很低而未受到广泛关注。2014年，美国西北大学研究组在Nature上报道了SnSe单晶沿b轴方向具有超低的热导率从而在923K取得极高的ZT峰值2.62，打破了块体热电材料最高值记录，故而在热电领域引起了广泛反响。然而由于本征载流子浓度过低，该材料在中低温区的热电性能并不理想。针对这一问题，在《科学》的文章中， 研究者通过调整SnSe的能带结构来调控其的导电性和温差电动势，从而在中低温区使得其热电性能得以大幅提升。其内在机理来源于SnSe非常复杂的价带结构，拥有不同有效质量和迁移率的价带之间能隙很小，当费米能级进入和接近多个价带时可实现多个价带同时参与电传输。其原理可以形象地解释为: 一条高速公路（对应单一价带）上有无数拥挤的车辆，因此车辆行驶的非常缓慢；但如果把同样数量的车辆分配到多条并行的公路后，车不但行驶的快而且在单位路面上通过的车也会曾多。通过这一调控费米能级的方法，使得SnSe的温差电动势获得极大提高，从了导致SnSe材料在中低温区的热电优值ZT得以大幅提升，理论上可以产生大约16.7 %的热电转化效率。何佳清教授课题组也在对SnSe热电材料体系进行更为深入的研究，后续会有更多相关成果整理发表。

运用大量的明场和高角暗场扫描透射电镜技术(ABF/HAADF-STEM)观测，意外发现SnSe的单晶晶格间存在着大量的间隙原子，模拟分析表明这些原子为Se原子；同时，亦发现大量Sn晶格位置的空缺。密度泛函计算结果表明这些点缺陷具有很低的形成能，电子探针成分分析亦从宏观方面证实了这种SnSe单晶确实偏离化学计量比。利用经典的Debye-Callaway模型，他们定量的证实了正是由于这种本征的偏离化学计量比的点缺陷的大量存在，大幅加剧了SnSe中高频声子的散射，从而造成了实验观测到的极低晶格热导率。

研究中发现，通过适当的退火工艺，可以有效调控Sb2Te3(GeTe)n基材料中阳离子缺陷的类型，该工作运用球差矫正电子显微镜的原位观测技术及高角暗场扫描透射电镜技术（in situ/HAADF-STEM）等, 通过比对退火前后的样品及在电镜下模拟退火过程，清楚地追踪到样品中阳离子缺陷由短程的点缺陷聚集演化成长程的面缺陷的过程，使得调控样品内载流子浓度降低到合适的程度，最终达到优化材料性能的目的。 该项工作使得Sb2Te3(GeTe)n基热电材料的总体性能大幅提升。据悉，热点材料优值ZT越高，其转换效率越高。在温度达到773K时，热电材料优值ZT达到了2.4，在323~773K较宽的工作温度区间内，材料的平均ZT高达1.51，能够满足中温区热电材料在商业应用中对性能的需求，有望解决Sb2Te3(GeTe)n基热电材料效率较低的问题。 本研究成果在目前热电材料亟待推广的低品位废热发电方向以及未来有可能实现的可穿戴自驱动电子器件与智能传感设备方面有较大的应用前景。

制备具有纳米级晶粒的块体热电材料。纳米级晶粒相比于传统的纳米级析出相在制备和热稳定性方面具有明显优势。何教授课题组从宏观、微观、理论计算等方面系统地研究了纳米级晶粒对提高热电性能的机理：高致密的纳米级晶粒不仅可以有效地阻碍声子传输，而且可以抑制不同载流子在高温段的相互抵消效应，从而极大地降低了热导率。此报道为提高材料的热电性能提供重要启示，对后续的研究起到重要的指导作用。       何佳清教授一直致力于使用透射电子显微镜等手段，研究材料的结构和性能的关联性，特别是热电材料的电子和声子输运及热学和电学性能。他与国内外一些知名大学的课题组合作成功解决了高性能热电材料制备中的一些关键技术问题。

采用湿化学法制备硒化银纳米线，然后真空抽滤沉积到柔性的尼龙滤膜上，再低温热压获得了高性能的n型复合薄膜。硒化银膜室温的功率因子约为987 mW/ m K2（ZT值约为0.6），是至今报道的n型柔性热电薄膜中最高值之一；以此复合膜设计的4个单臂组成的原型器件在30 K温差下输出功率460 nW (功率密度约为2.3 W /m2)。同时，因为硒化银膜（由大长径比的纳米晶相互交织而成）与尼龙膜的协同作用，复合膜具有很好的柔性（绕直径10 mm的圆棒弯曲100次后电导率仍然保持原先的92%）。该方法为制备柔性的高性能热电薄膜提供了新的思路。

近十年来，材料科学与工程学院在微波功能材料、有机-无机功能复合材料、高分子材料和金属腐蚀与防护等研究领域，承担了国防重大基础研究（973）项目、重点预研基金和预研项目、民口配套项目等46项，获总经费5000多万元。主要涉及如武器装备专用特种涂料、特种胶粘剂及其制品、特种电子陶瓷材料及器件、特种玻璃及制品、专用电子化工材料及其制品、专用高分子树脂材料及其制品等国防新材料研发，并取得了国防科工委武器装备科研生产许可证。研究成果在航空航天、兵器、舰船等国防领域和电子等民用领域得到应用广泛。通过参与国防**项目研究，学院先后与我省14所、55所、772厂、贵州省4326厂、湖北省航宇救生装备有限公司等数十家单位建立了良好的科研、产品协作关系，在培育了高水平的学术团队、提高了学术水平的基础上，与企业建立了产学研研究基地，使研究成果在国防建设和军品民用等方面得到了推广应用，为提高江苏科技强省地位做出了积极的贡献。

主要涉及如武器装备专用特种涂料、特种胶粘剂及其制品、特种电子陶瓷材料及器件、特种玻璃及制品、专用电子化工材料及其制品、专用高分子树脂材料及其制品等国防新材料研发，并取得了国防科工局武器装备科研生产许可证。研究成果在航空航天、兵器、舰船等国防领域和电子等民用领域得到应用广泛。

随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。

随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。