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研究含有磷族元素的Zintl相化合物一直是固态化学和新材料探索的热门领域之一，研究磷族Zintl相化合物具有十分重要的意义:1.从固态化学角度出发，合成新的化合物，研究磷族Zintl相化合物丰富的结构信息:从三维网状结构，二维层状结构，一维链状结构到零维团簇结构，能进一步丰富相关的固态化学知识。2.探索各类新型材料。许多磷族Zintl相化合物在热电，超导，锂离子电池阴极材料等领域都具有十分重要的应用，因此对该体系的探索也可能发现有用的材料，还可以将结构与性质的研究结合以期了解某些材料的“构效关系”。我们研究了含有P, As和Sb的新颖Zintl相化合物，研究了含有P和As的四个体系，着重探索了其结构和半导体性质以及磁性等;基于“Sb”的研究我们探索了两个潜在的新热电材料体系，并研究了化学掺杂对体系结构和性质的影响。具体进行了以下研究:
1.通过金属助熔剂方法在A2CdPn2(A=Ca，Sr, Eu，Ba;Pn=P, As)体系中合成了六个新化合物，其中Ca2CdP2，α-Ca2CdAs2，Eu2CdAs2，Sr2CdAs2，和Ba2CdAs2都属于Yb2CdSb2结构类型，空间群是Cmc21。在Ca2CdAs2实验中发现了一个紧密相关的结构类型:β-Ca2CdAs2，属于单斜晶系，空间群是Cm，多型的形成受到实验条件的诱导作用。理论计算和吸收光谱证明了α-Ca2CdAs2和β-Ca2CdAs2都是直接带隙半导体，带隙约为1.0 eV。通过热分析分析了Ca2CdAs2两个多型的热稳定性和相互之间的转变。Eu2CdAs2的磁性测试结果表明在该化合物中Eu的价态是正二价。
2.A5Sn2As6(A=Eu，Sr)体系化合物中首次合成报道了两个新颖化合物:Eu5Sn2As6和Sr5Sn2As6，并通过单晶衍射准确测定了两个化合物的结构。两个化合物都属于正交晶系，空间群是Pbam(No.55，Z=2)。这两个化合物属于Sr5Sn2P6结构类型并且和Ca5Ga2As6紧密相关。理论计算结果表明Ca5Ga2As6和Sr5Sn2As6之间由于电子作用引起了结构的差异和转变，并且进一步影响了两者的电子能带结构。对Eu5Sn2As6的热稳定性，磁性以及热电性质也进行了研究。
3.Ba3T2As4(T=Zn, Cd)体系化合物，通过金属Pb做助熔剂合成并报道了两个新化合物:Ba3Zn2As4和Ba3Cd2As4，并通过单晶衍射准确的测定了两者的结构。Ba3T2As4(T=Zn，Cd)属于单斜晶体，空间群是C2/m，与Ba3Cd2Sb4同构。并研究了Ba3Cd2As4的热稳定性和电导率。Ba3Cd2As4电阻率测试结果表明其在10K-100K之间表现为半导体行为，并且带隙较小（Ea=0.01 eV）。Ba3Cd2As4具有较好的热稳定性，可以稳定存在到950K，并在此温度之前不分解。
4.Eu2Zn2P3/Eu2Cd2As3体系化合物，首次通过金属助熔剂方法合成和报道了两个新化合物:Eu2Zn2P3和Eu2Cd2As3。Eu2Zn2P3和Eu2Cd2As3属于单斜晶系空间群是C2/m(No.=12)，单胞参数分别为:a=15.653(5)/16.402(1)(A);b=4.127(1)/4.445(4)(A); c=11.552(4)/12.311(1)(A);β=126.647(4)°/126.515(7)°。Eu2Cd2As3变温磁化率测试表明该化合物中Eu的化合价态为正二价。Eu2Cd2As3电阻率测试结果表明Eu2Cd2As3是一个小带隙半导体(Ea=0.059eV)，Eu2Cd2As3可以稳定存在到1000K，然后分解为无定型相。
5.在本文中，我们运用Zintl概念成功设计合成了两个复杂Zintl相化合物Ca9.81(1)La0.97(1)Cd1.23(1)Sb9和Yb9.78(1)La0.97(1)Cd1.24(1)Sb9，虽然它们与Ca11InSb9和Yb11InSb9化合物结构密切相关并等价电子数，但是晶体结晶于新的空间群Ibam(No.72)，其结构展现出非常复杂的阴离子单元，包含[Cd2Sb6]12-簇，哑铃状[Sb2]4-二聚体以及孤立的[Sb3-]阴离子。Yb9.78(1)La0.97(1)Cd1.24(1)Sb9具有超低的晶格热导率，在875 K其数值为0.29 W.m-1.K-1，几乎达到目前已知的非玻璃和非离子导体材料的热导率下限。热重和差热分析数据表明该系列化合物具有良好的热稳定性，1173K温度以下无相变和熔化过程发生。虽然Yb9.78(1)La0.97(1)Cd1.24(1)Sb9的相应热电性质测试在920K仅给出了一个最大的zT值0.11，主要源于该化合物较低的Seebeck系数，但是该系列化合物的低热导率和高温稳定性特征，使得它们有希望作为潜在的热电材料进一步深入研究，并且其结构中混有不同价态阳离子的特点，也为调节其电学性质提供了一个方便的途径。
6.Ca1.xRExAg1-ySb(RE=La, Ce，Pr, Nd，Sm)体系化合物中，合成了五个新颖结构化合物，该体系在一个非常常见的结构类型化合物CaAgSb中掺杂少量的稀土，引起了结构的转变:CaAgSb中层间作用被削弱，构成层也从严重扭折层趋于接近平面层，引起这种有趣转变的原因是原子取代以后的电子和尺寸效应。结构转变也使得化合物的能带结构发生了分离，同样也极大地增大了体系的热电性质（CaAgSb∶zT=0.09/875K; Ca0.86Ce0.16Ag0.87Sb∶zT=0.7/1079K）。该系列化合物空气中稳定，热稳定性极好，自身电阻率低等优点使得该体系化合物在高温热电应用领域极具潜力。通过该体系化合物研究表明对一个简单体系的适当掺杂会极大的影响体系的结构和性质，我们也可能可以为Zintl相热电材料的研究提供一定的有益思路。