本论文旨在以实现电热输运性质的协同调控,获得高效量子点热电材料为目标,选取具有特殊晶体结构和行为的硫属化合物量子点为研究对象,通过简单易操作的胶体化学合成方法,实现目标化合物量子点的可控大量合成,并系统研究了所获得的硫属化合物量子点的热电性能,对其晶体结构、相变行为与热电性能之间的相关性进行了探讨。本论文的主要内容包括以下几个方面：1.通过简单的胶体化学方法,我们合成出接近单分散的Ag2X量子点,研究了这些具有相变行为的Ag2X量子点的热电性能,并首次揭示了ZT值在相变点附近达到最大值的普适性规律。进一步,我们通过将Ag2Se和Ag2S合金化,第一次合成出接近单分散的Ag4SeS量子点。合金化所带来的点缺陷和晶格原子的质量波动,有效地增加了对原本晶界无能为力的短波声子的散射,实现对声子的接近全波长范围的散射,进一步降低热导率,提高了热电ZT值。2.针对上一工作中绝对ZT值偏低,作者通过在Ag2X量子点中加入重原子(Bi),极大地提高了其ZT值,并且发现这种双金属原子的相变硫属化合物具有更加有趣的性质：在相变过程中表现出可逆的p-n-p半导体类型的转变。实验和理论计算结果表明：在三方相到立方相的相变过程中,Ag/Bi双金属原子的交换对p-n-p转变的产生起着至关重要的作用,而相变后,晶格中Ag/Bi双原子的完全无序状态所引起的高电导和低热导导致了高的ZT值,其ZT值在700K时达到了1.5。这种具有相变行为的双金属硫属化合物表现出的新奇特性(p-n-p半导体类型转变)可能为设计其他功能材料和器件提供新思路,同时双金属硫属化合物相变过程中双金属互换这一极富有意义的特性也在一定程度上丰富了对无机固体化学相变行为的理解。同时其高的热电ZT值对加快热电领域材料的优化也是非常重要的。3.在上一工作中,虽然得到了相变后的高ZT值,但是其工作温度区间比较窄,针对这一不足,我们在高温无序的立方相AgBiSe2中通过Sb掺杂形成固溶体,从而将这种高温的无序晶格稳定至室温,在低温段获得低的热导率,从而拓宽了其工作温度区间。进一步,通过简单胶体液相法,我们首次在固溶体纳米片表面原位形成了同质结纳米颗粒,成功制备AgBi0.5Sb0.5Se2固溶体同质结纳米片，首次提出制备具有无序相固溶体同质结纳米结构材料,作为实现符合“声子玻璃电子晶体”的概念而获得高效热电性能的一种新型的有效策略。这种固溶体同质结纳米片的ZT值在550K时达到了1.0,相比于初始AgBiSe2提高了近35倍。4.本章工作中,我们提出通过磁性离子掺杂宽禁带半导体量子点来实现相互关联的热电三参数的协同调控。通过实验研究以及理论计算,我们发现磁性离子的掺杂可以带来自旋熵,减小带隙,加强声子间的非简谐耦合,从而得到高的Seebeck系数,高的电导率以及低的热导率。例如,在700K得到了Ni掺杂的Cu2ZnSnS4量子点的最优ZT值为0.42,是同温度下未掺杂的Cu2ZnSnS4量子点ZT值的7.4倍。由于组成元素丰度高且带隙大的半导体有很多,所以我们有理由相信通过精心的选择基体化合物以及掺杂磁性离子来得到更高性能的热电材料。本章的研究有望为我们寻找低成本、低毒、高效的热电材料开辟一条新的道路。5.前一章中我们提出通过磁性离子掺杂宽禁带半导体量子点来实现相互关联的热电三参数协同调控,本章工作中,我们将这个概念扩展到磁性离子全取代的宽禁带半导体量子点中,并系统地研究了磁性离子的影响。由实验结果和理论计算我们发现磁性离子带来的自旋熵和Fermi能级附近的态密度的增强以及晶格中非简谐性增强所造成的声子-声子散射,使得在一个化合物中集合了大的Seebeck系数,高的电导率和低的热导率,实现了热电性能的优化。比如,Cu2FeSnS4纳米晶在700K的ZT达到0.31,相对于Cu2ZnSnS4量子点(ZT=-0.05)提高了5.2倍。此外,我们的研究结果表明当磁性离子拥有更大的晶体场稳定化能,物质组成离子间的电负差越小,各离子的半径差越大,则所得到物质的ZT值越大。比如说Cu2CoSnS4纳米晶,在700K的ZT值达到了0.51是Cu2ZnSnS4量子点的10.2倍。