当今世界工业化进展突飞猛进，对能源的需求也日益增长，然而能源的利用率仍然不高，其中大部分能量以废热形式排放或浪费，这些废热的排放不仅会造成能源的损失，还会带来环境污染加剧温室效应。因此，对这些废热回收再利用显得至关重要，尤其是利用分布在600～920K温度区间的中温余热进行热电发电具有重大意义。然而，实现中温热电发电材料的大规模应用仍需解决以下问题：（1）选择合适的n型和p型中温热电发电材料；（2）开发适合大批量制备热电材料的技术。　　基于上述对中温余热回收提出的要求，本论文以n型CoSb3基材料和p型SnTe化合物为研究对象，首次发展了适合批量化制备的自蔓延高温（SHS）结合等离子活化烧结（PAS）技术来实现n型CoSb3和p型SnTe基中温热电材料的超快速制备及其热电性能优化。研究了SHS反应过程中物相形成以及形貌演化机理，阐明了成分优化、能带结构调节与微结构调控结合SHS-PAS技术特征对材料热电性能的影响规律。本论文的主要研究内容与结果如下：　　针对n型CoSb3体系，探索了CoSb3发生SHS过程中的动力学和热力学参数，结果表明CoSb3发生SHS反应的绝热温度、燃烧温度和燃烧波蔓延速度分别为：861K、938K和1.25mm/s。采用DSC模拟SHS过程与SHS反应的淬灭实验探究物相形成机理与形貌演变规律，结果显示：前期体系温度尚未达到点火温度时，少量Co和Sb发生缓慢的固相反应生成微量的CoSb。当达到点火温度时，蔓延波前沿的化合反应将会释放大量的热使体系温度迅速升高，达到Sb的熔点，此时蔓延波前沿局部熔化的Sb会包覆其周围的Co颗粒，并快速析出与化学计量比相对应的CoSb3化合物，与此同时，体系中微量的CoSb也会与Sb发生反应直接合成CoSb3。基于上述发展的SHS技术，我们合成了n型CoSb3-xTex和InxCo4Sb12化合物，热电性能研究结果表明：Te和In掺杂能显著提高材料的功率因子并降低材料的热导率，改善材料的热电性能，最终CoSb2.85Te0.15在820K取得最大ZT值为0.98，而In0.45Co4Sb12在660K取得最大ZT值为1.0。　　采用PAS烧结技术探索了电流场和压力场条件下的CoSb3发生SHS反应的特征，以一步PAS（OS-PAS）技术直接合成单相的n型CoSb3基化合物。结合XRD和SEM分析表明：PAS中的脉冲电流会产生局部高温，使Sb熔化并在坯体中蔓流包裹Co颗粒，然后以CoSb3形式结晶析出。由于相转变过程中脉冲电流的作用，使得新物相成核势垒降低，加速了成核速度同时细化了晶粒。在电流压力作用下，局部晶粒发生异常长大，结合Te掺杂引入的原子尺度点缺陷，构筑了多尺度晶粒分布的方钴矿材料，可散射更宽频段的声子，大幅降低材料的晶格热导率，最终CoSb2.875Te0.125在820K获得1.1的最大ZT值。　　针对p型SnTe体系，首先探索了二元SnTe材料发生SHS的特征，SnTe发生SHS反应的绝热温度、燃烧温度、蔓延波传播速度和自蔓延产物熔化分数分别为1079K、1073K、20mm/s和37.6％。SnTe的SHS反应符合溶解-反应-析出机制，当温度达到Sn的熔点时，液态的Sn在坯体中流动并包覆在Te颗粒表面，Te溶入Sn熔体并形成Sn-Te熔体，当温度升高到549 K时，Sn与Te快速反应，形成SnTe并释放大量的热，反应放热加速Te在Sn熔剂中的熔解，使反应自发维持直到反应结束获得所需单相产物。　　采用SHS-PAS技术制备了In和Cd掺杂的SnTe材料。In掺杂引入的共振能级显著提高了材料的Seebeck系数，使得材料的功率因子在整个温度范围内大幅提升，材料的平均ZT值也显著提高。而Cd掺杂可有效优化材料的能带结构，增大禁带宽度并使轻重价带收敛，大幅提高材料的高温区的Seebeck系数，同时Cd掺杂对热导率降低显著，可有效提高材料的最大ZT值。结合两者特征，制备出In和Cd双掺杂的InxCdySn1-x-yTe化合物，最终使得In0.01Cd0.02Sn0.97Te样品在920 K获得最大ZT值为1.12，相对未掺杂的SnTe样品提高了近77%；同时在600~920 K范围内其平均ZT值达到0.86，相比未掺杂的SnTe样品提高了近117%。　　利用SHS超快速非平衡特征结合相分离技术制备出原位析出纳米结构的SnTe材料，实现了对材料微观形貌的调控，同时在材料基体中引入了Te空位，有效地调节了材料的载流子浓度。In含量为0.5%的样品最大ZT值从热处理前的0.82增至热处理后的0.92，增大了12%左右。这种基于SHS特征的相分离技术为调控材料微结构和载流子浓度优化材料热电性能提供了可能。