β-Zn₄Sb₃是最具应用前景的中温热电材料之一。探索单相无裂纹β-Zn₄Sb₃的制备方法及通过第二相的引入和掺杂来优化和改善材料的热电性能是国内外研究的热点。 本文探索了采用熔融缓冷法制备单相无裂纹β-Zn₄Sb₃块体热电材料和In掺杂的Zn_4-xIn_xSb₃化合物的可能性与工艺条件,制备了无裂纹的含有过量Zn的β-Zn₄Sb₃/Zn复合材料及In掺杂的Zn_4xIn_xSb₃热电材料;系统地研究了在β-Zn₄Sb₃化合物中第二相Zn含量和分布状态以及掺杂元素In对β-Zn₄Sb₃基热电材料热电传输特性的影响规律。 过量Zn对β-Zn₄Sb₃化合物的电导率、Seebeck系数、热导率有显著的影响。随Zn含量增加材料的电导率和热导率上升,Seebeck系数下降。Zn第二相的加入能有效提高材料的功率因子,随着第二相Zn含量的增加材料的功率因子增加,Zn过量2at%的β-Zn₄Sb₃/Zn在700K时其ZT值达到1.10。 Zn_4xIn_xSb₃化合物的晶格常数随掺杂量x的增加而增大,当名义组成x=0.25时,实际组成x=0.23时,In在β-Zn₄Sb₃中达到掺杂极限,此时晶格常数为a=1.2284nm,c=1.2464nm。In掺杂对β-Zn₄Sb₃化合物的载流子浓度、电导率、Seebeck系数有显著的影响。当In的掺杂量x<0.30时,随着In掺量的上升,Zn_4-xIn_xSb₃化合物的载流子浓度下降、电导率下降、Seebeck系数上升:In掺杂能有效的降低材料的热导率;当In掺量为0.05时,在700K时Zn3.95In0.05Sb₃化合物ZT值达到1.01。