热电材料是一种能直接将电能和热能相互转换的功能材料,它是一种静态能量转化材料,不需要任何活动部件就可以使热能和电能相互转换。热电材料是制造热电转换器件的关键材料,用其制作的器件具有体积小、无噪音、无污染、无运动部件、免维护等突出优点。热电转换器件在温差发电、热电制冷以及恒温控制和温度测量等领域具有重要的应用前景。一种热电材料的热电性能优劣用无量纲的热电优值ZT来表示,其大小由材料的Seebeck系数α、电导率σ及热导率K来决定。探寻高性能热电材料是目前研究的一个热点。Bi2Te3合金及其固溶体是室温附近应用最广泛的热电材料,已在光电子器件、国防、医疗器械、航空航天及环境保护等领域有所应用,但其热电优值一直徘徊在1左右。为进一步提高Bi2Te3的热电优值,人们通过各种途径改善、优化其热电性能,纳米技术和能带工程是目前所采用的两种主要方法,近来受到广泛的关注。本论文结合纳米技术和能带工程,研究元素掺杂和Bi2Te3纳米粉体形貌对热电性能的影响。主要研究内容和所得结果为：(1)采用水热法合成法制备Bi2Te3纳米粉体。已有研究表明Bi2Te3纳米花状形貌粉体经热压烧结成块材后其热电性能较好,但是Bi2Te3晶体的生长是一个非常复杂的过程,其粉体花状形貌的形成受多种因素的影响,本文侧重于研究工艺参数对Bi2Te3纳米粉体形貌的影响。研究发现,表面活性剂EDTA的量、反应温度及反应时间不仅影响Bi2Te3粉体的形貌,对Bi2Te3粉体的纯度也有较大的影响。EDTA的用量较少时,合成的Bi2Te3粉体主要是不规则的细小纳米颗粒和部分纳米片组成,而过多的EDTA会导致合成的Bi2Te3中出现大量杂质,合适的EDTA量对制备花状形貌的Bi2Te3纳米粉体至关重要。反应温度过低及反应时间较短时,合成的Bi2Te3不纯,合适的温度和时间Bi2Te3晶粒才能长大成为较大的纳米片,有利于花状形貌的形成。(2)研究了Y和Ce元素掺杂对Bi2Te3纳米粉体形貌以及热电性能的影响。研究发现,元素掺杂不易形成花状形貌Bi2Te3纳米粉体,主要原因是Y和Ce的掺杂,改变了Bi2Te3晶体内的键能,影响了Bi2Te3晶体沿a轴、b轴及c轴生长速度,因此不利于较大纳米片的形成,从而很难形成花状形貌纳米粉体。为了在掺杂后仍然能得到花状形貌Bi2Te3纳米粉体,与不掺杂时相比,必须适当提高EDTA的用量,因为EDTA能够促进晶体沿a轴和b轴生长,有利于较大纳米片的形成,易于形成花状结构。(3)花状形貌Y和Ce掺杂的Bi2Te3纳米粉体经热压后制备的块体,研究了掺杂对热电性能的影响。研究发现,花状形貌纳米粉体制备的块体其微观结构由大的片状晶粒和细小晶粒构成,这种结构有利于载流子的输运,降低了块体材料的电阻率,同时块材中的纳米结构能够有效的增强声子的散射,降低材料的热导率。研究表明,由花状形貌的粉体制备的Y0.25Bi1.75Te3块材样品,其电阻率低于未掺杂样品,而其Seebeck系数和热导率与未掺杂样品相近,从而其热电优值在410K时达到了1.23,是n型半导体Bi2Te3基热电材料性能较高的材料之一。而掺杂Ce的Ce0.1Bi1.9Te3样品,其热电优值在386K时达到了1.22,高于商业应用的Bi2Te3块体的热电优值。