热电材料是一类可以直接通过固体中载流子的输运实现热能和电能相互转化的功能材料,其本身具有无污染,体积小,无噪音,无运动损耗部件等优点,所以被认为是一种很有竞争力的能源材料,在温差发电和电制冷方面有很好的应用前景。热电材料性能的好坏可以用无量纲量品质因子(ZT)来确定,而ZT值的大小由材料的电阻率,塞贝克系数,热导率确定。一种热电材料若具有较高的ZT值,需要同时具有较高的塞贝克系数和较低的热导率和电阻率。氧化物材料由于电阻率一般较大而不被重视,但是自从NaCo2O4材料被发现具有较高的热电性能后,加之氧化物材料具有较高的化学和热稳定性,可以应用在大温度梯度的环境中,从而可提高卡诺循环的效率,这样就可以补偿其热电性能比合金热电材料低的缺点,从而引发了氧化物热电材料的研究热潮。本文主要研究了元素掺杂对一些钴基氧化物材料热电性能的影响,首先研究了在Bi2Sr2Co2Oy氧化物热电材料的Bi位进行元素掺杂对其热电性能的影响。研究发现Ba、Na、和K元素替代Bi可以明显降低Bi2Sr2Co2Oy氧化物热电材料的电阻率。但是Ba和K的替代会在不同程度上降低材料的塞贝克系数,不过Na的替代在低温段有增加塞贝克系数的趋势。元素掺杂可以略微降低材料的热导率。综合结果表明三种元素掺杂都可以提高材料的热电性能,其中Na和K掺杂的样品的ZT值在973K可达0.3,远高于未掺杂的样品。其次研究了不同稀土元素对双层钙钛矿结构材料RBaCo2O5+δ热电性能的影响。研究发现材料中R3+稀土离子种类的改变,会引起材料的电阻率,塞贝克系数和功率因子发生明显的变化。其中,GdBaCo2O5+δ在室温下具有较大的功率因子,在300K时可达到50.3μWm-1K-2。此外还研究了Fe部分替代Co对GdBaCo2O5+δ的晶格结构,电阻率,塞贝克系数和热导率的影响。发现随着Fe含量的增加,材料逐渐从正交晶系转变为四方晶系。Fe替代Co会减小材料的载流子浓度,从而增加材料的电阻率和塞贝克系数。但是由于晶格的错配和载流子浓度的减小,材料的热导率也会有所减小,综合的结果可使材料的ZT值在355K以上有所提高。另外还研究分析了稀土离子的大小对RBaCo4O7+δ氧化物热电性能的影响。研究发现随着R3+离子半径的减小,材料的电阻率会降低,但是离子半径对材料的塞贝克系数和热导率影响不大,所以材料的ZT值会随离子半径的减小而增加。其中,InBaCo4O7+δ的ZT值在973K可达0.1,是较好的RBaCo4O7+δ氧化物热电材料。2011年中科院等单位在研究Cu2Se热电材料时提出了一种新的概念:声子液体电子晶体,而且Cu2Se本身就具有很好的热电性能,值得进一步研究。本文通过水热合成方法制备了Cu2Se纳米粉体,并研究了纳米粉体热压成的块材的热电性能。研究发现,在以水为溶剂的条件下得到的Cu2Se纳米粉体为纳米球状颗粒,而不同的Cu源会影响纳米颗粒的大小。在制备时,如果反应时间不够,会有中间产物Cu3Se2的生成。若以水和乙二醇为溶剂,再加入适量的EDTA会得到呈纳米片状的粉体,纳米片的厚度约为几十纳米,尺寸约为几百纳米。利用水热合成的纳米球状颗粒粉体,通过热压的方法制备了Cu2Se块体。立方相的纳米粉体在热压后会转变为正交相。不同热压温度下制备的块体都具有层状结构,块体内晶粒的大小很容易受到热压温度和时间的影响。由于热压温度升高时,Se元素容易挥发,所以热压温度越高材料的电阻率越大,同时塞贝克系数也越大。我们在973K热压30min得到的样品在873K时有最大的ZT值1.2。另外还研究了Ni、Ag和Hg掺杂对Cu2Se热电性能的影响。其中Ni和Hg是在水热合成的过程中直接加入,而Ag是水热合成后的粉体和纳米银颗粒通过研磨混合的方法掺入。研究发现Ag纳米颗粒掺入的方法得到的效果不如通过水热合成方法。为了保持材料的纳米结构,选择973K热压15min的条件,发现适当的Ni和Hg的掺杂可以提高Cu2Se的热电性能,其中Cu1.9Hg0.1Se样品的ZT值在873K达到了1.5,Cu1.9Ni0.05Se样品的ZT值在873K达到了1.53。