热电材料能够直接将热能转换为电能,在工业废热回收、温室气体减排等方面具有巨大潜力,因而日益受到人们的广泛关注。新材料的开发,以及对现有体系的优化创新是当前发展高性能热电材料的两个主要方向;其中后者的实用性与可推广性更强,因而显得更为重要。本文以硒化铅（PbSe）材料为对象,并结合机械合金化工艺,研究了不同的性能优化方案,包括传统的化学掺杂、固溶合金化手段,以及新的纳米复合方法对于PbSe热电性能的影响。首先,采用机械合金化工艺备了纯相PbSe,并从实验和理论上确定了其性能不甚理想的原因。在此基础上,通过成分的精确调控优化了未掺杂n型PbSe的热电性能,使其最大ZT值在673 K达到0.8;室温附近的平均ZT值也达到了0.6,几乎与商用n型Bi₂Te₃相当。其次,采用掺杂与固溶方法,通过对PbSe晶格的内部改造提高n型材料的高温热电性能,使其最大ZT值在773 K达到了1.0。发现Cl掺杂可以有效优化PbSe的载流子浓度,但Sn固溶对于晶格热导率的限制作用则不明显。结合理论模型探讨了不同元素的掺杂效率差异,以及固溶方法在PbSe体系热电性能优化方面的有效性问题。再次,尝试通过第二相惰性纳米颗粒复合的方法,进一步降低n型PbSe的晶格热导率。发现SiC纳米颗粒在降低晶格热导率方面效果不大;但与此同时,却意外地观察到惰性纳米颗粒会在PbSe中引入类似于化学掺杂的效应。借助质谱分析与理论计算等手段对此进行了深入研究,推测其可能与复合界面附近形成的过饱和Se空位有关。与SiC纳米颗粒复合后,n型PbSe的最大ZT可达到0.9以上,几乎与化学掺杂的结果相当。最后,继续以降低晶格热导率为目标,设计了一种简单易行的多孔化方法,获得了孔隙率为15%的PbSe多孔复合材料。纳米多孔结构的引入有效地增强了声子散射,从而使高温晶格热导率降低了30%;同时也以界面势垒散射的形式,对材料室温附近的载流子输运产生影响,但在高温下并不显著。多孔PbSe的最大ZT值在823 K达到了1.15,相较于同等致密材料提高了20%以上;同时其高温平均ZT值也获得了近20%的提高。