热电材料是一种能直接将热能转换为电能的新能源材料,它具有无污染、无振动、无噪音等特点,在21世纪能源短缺、环境恶化的现状下,表现出非常广阔的应用前景。本论文选取中温热电材料Pb₄In_2.8Bi_3.2Se₁₃和Mg₃Sb₂为研究对象,探索了Pb₄In_2.8Bi_3.2Se₁₃化合物的最优合成工艺并通过Cl掺杂进一步优化其热电性能,另外首次采用自蔓延燃烧合成技术制备了单相的Mg₃Sb_2-xBi_x固溶体,研究了自蔓延燃烧过程中的热动力学过程,并通过Te掺杂优化了Mg₃Sb_2-xBi_x固溶体的热电性能。其主要内容具体如下:（1）系统研究了Pb₄In_2.8Bi_3.2Se₁₃化合物的最优熔融、退火及放电等离子活化烧结工艺,研究表明:通过熔融-退火结合等离子活化烧结的工艺可以合成单相、致密的Pb₄In_2.8Bi_3.2Se₁₃块体材料。其最佳工艺过程为:在1073 K下熔融并保温12 h;将熔融退火得到的锭体在773 K的真空条件下退火72 h;然后在753K、40 MPa下烧结保温5 min,所获得的致密块体材料在723 K下电导率为478.3Sm^-1,Seebeck系数为-346.1μVK^-1,热导率为0.27 Wm^-1K^-1,ZT值为0.15。（2）为了进一步提高Pb₄In_2.8Bi_3.2Se₁₃材料的电传输性能,通过上述方法制备一系列Cl掺杂Pb₄In_2.8Bi_3.2Se_13-xCl_x（x=0.065,0.130,0.195,0.260,0.390）样品,研究了Cl掺杂对Pb₄In_2.8Bi_3.2Se₁₃材料的物相和电热输运的影响规律。当Cl掺杂量x≤0.26时,所得块体样品为单相,Cl掺杂进入到基体中;当Cl掺杂量x>0.26时,所得块体样品中可以观测到InCl第二相,Cl掺杂极限约为0.26。Pb₄In_2.8Bi_3.2Se_13-xCl_x（x=0.065,0.130,0.195,0.260）所有样品在电热输运性能上存在一定的取向性,其中垂直于烧结压力方向的电导率均大于平行于烧结压力方向的电导率,且Cl掺杂量越大电导率取向性表现越明显,垂直于烧结压力方向的Seebeck系数的绝对值均小于平行于烧结压力方向的Seebeck系数的绝对值,垂直于烧结压力方向的热导率略大于平行于烧结压力方向的热导率。随着Cl掺杂量x的增加,材料的电导率显著增加,Seebeck系数减小,功率因子先增大后减小,Cl掺杂量x=0.195的样品在723 K时沿垂直于烧结压力方向获得最大的功率因子为2.26×10^-4 Wm^-1K^-2;随着Cl掺杂量x的增加,材料的热导率变化不大,在723 K下约为0.3 Wm^-1K^-1;随着Cl掺杂量x的增加,材料的热电优值ZT先增大后减小,Cl掺杂量x=0.195的样品在723 K时沿垂直于烧结压力方向获得最大的ZT值为0.54,与本征未掺杂材料相比提升了260%,极大的优化了材料的热电性能。（3）首次采用自蔓延燃烧合成技术制备单相的Mg₃Sb_2-xBi_x固溶体,揭示了Mg₃Sb_2-xBi_x固溶体自蔓延燃烧合成的热动力学机制,在Mg₃Sb₂化合物的自蔓延燃烧合成过程中,Mg和Sb单质原料通过一步化学反应合成Mg₃Sb₂化合物,没有中间产物生成,该反应过程中燃烧温度为1135 K,燃烧波传播速度为13.5 mm/s;Mg₃Sb_2-xBi_x固溶体的自蔓延燃烧合成的反应过程相对复杂,Mg与Sb单质会优先反应生成Mg₃Sb₂化合物并伴随着剧烈放热,放出的热量引发Mg₃Sb₂与Mg、Bi单质共同直接生成单相的Mg₃Sb_2-xBi_x（03Bi₂中间相的生成。该反应过程中,随着Bi元素的加入,反应的燃烧温度下降,燃烧波传播速度显著增加,如Mg₃Sb_1.5Bi_0.5化合物的燃烧温度为887 K,燃烧波传播速度为19.65 mm/s。（4）研究了采用自蔓延燃烧技术合成Mg₃Sb_2-xBi_x（x=0,0.25,0.5,0.75）和Te掺杂的Mg₃Sb_1.5-0.5yBi_0.5-0.5yTe_y（y=0.01,0.02,0.03）系列样品的电热输运性能,研究表明:采用自蔓延燃烧合成制备的Mg₃Sb_2-xBi_x（x=0,0.25,0.5,0.75）样品中,当x≤0.5时可以得到组成均一的Mg₃Sb_2-xBi_x单相化合物;x>0.5后,块体样品可以观测到Bi第二相。随着Bi固溶量的增加,Mg₃Sb_2-xBi_x样品的电导率增加,Seebeck系数减小,这是由于Mg₃Bi₂与Mg₃Sb₂的固溶,有效的减小了Mg₃Sb₂的禁带宽度,提高了材料的电性能。采用自蔓延燃烧合成制备的Mg₃Sb_1.5-0.5yBi_0.5-0.5yTe_y样品中,所有Mg₃Sb_1.5-0.5yBi_0.5-0.5yTe_y（y=0.01,0.02,0.03）样品均为单相。Te掺杂后所有样品的传导类型由Mg₃Sb_1.5Bi_0.5材料常见的p型传导转变为n型,载流子浓度大幅度提升,促进了材料电导率和功率因子的优化及ZT值的大幅提高。其中Te掺杂量y=0.01的Mg₃Sb_1.495Bi_0.495Te_0.01样品在室温下载流子浓度为1.2×10²00 cm^-3;在723 K时,该样品获得最大的热电优值ZT为0.92,相比本征Mg₃Sb₂样品有着显著的提升。