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热电材料作为一种新型的清洁能源材料,能够直接实现热能和电能之间相互转换,在废热回收和制冷等领域具有巨大潜力,有望成为提高能源利用率、缓解环境污染问题的重要方法。硫化物热电材料具有成本低、毒性小、储量大等优点,未来的商业应用潜力巨大,受到了广泛研究。其中Cu2-xS化合物作为一种具有代表性的硫化物体系,具有从富铜的Cu2S到缺铜的CuS的一系列化合物,但目前硫化铜基热电材料在中温区的性能还比较低,有待进一步提高以提高热电转换效率。本文拟选取Cu1.8S和Cu2S为研究对象,采用机械合金化结合放电等离子烧结工艺,通过复合结构和掺杂调控来提升其热电性能。Cu1.8S材料具有较高的电导率,但其Seebeck系数较低和热导率较高,阻碍了其获得较高的ZT值。本研究利用机械合金化结合放电等离子烧结制备了 NH4C1复合的多孔结构Cu1.8S,在Cu1.8S基体引入了微米尺度(0.1-2.0μm)气孔,有效降低了材料热导率。NH4C1的加入同时形成点缺陷,使载流子浓度提高,有利于保持较高的电导率。最终ZT值达到0.3,较纯Cu1.8S样品提高了 15%。该研究结果表明在热电材料中复合NH4C1是一种简单且快速的制备多孔块体材料的策略,能够降低热导率提升材料热电优值。Cu2S材料具有本征的低热导率,但其电导率过低。本研究通过S位掺杂同主族元素Se,减小禁带宽度,改变能带结构,提升电导率。同时Se替换S引入点缺陷,降低热导率。Se掺杂协同调控了 Cu2S电与热传输性能,最终在723 K时取得最高ZT值0.74;通过S同主族元素Te元素合金化,制备了系列Cu2S1-xTex(0≤x≤1)化合物。随Te含量增加,物相经历从单斜结构Cu2S(x=0)、单斜结构Cu2S1-xTex固溶体(0.02≤x≤0.06)、六方结构Cu2S1-xTex固溶体(0.08≤x≤0.1)、Cu2S 与 Cu2Te 相共存(0.3≤x≤0.7),到 Cu2Te 相(x=1)的转变。所有Cu2S1-xTex(0<x<1)化合物的热电优值均得到提升,723 K时取得最高ZT值1.18。针对Cu2S的Cu位,我们通过磁性元素Ni掺杂,利用Ni的3d轨道杂化产生新的杂化能级提升电导率,以及过量掺杂引入Cu2-xS多相共存,形成“声子阻隔/电子穿透”现象提升电导率,773 K时取得最高ZT值1.10。在Cu2S的Cu位掺杂三价金属阳离子Al进行相结构调控,Cu2S、Cu1.97S和Cu1.96S三相共存使功率因子得到提升,显微结构中存在棒状结构,有利于载流子的传输。多相共存散射声子降低热导率,最终取得最高ZT值1.51。