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Ca3Co4O9材料是目前发现的具有较好热电性能的热电氧化物之一，为了进一步提高材料的热电性能，人们对其进行了大量制备工艺及掺杂的研究。本文主要采用溶胶-凝胶法结合常压烧结工艺对Ca3Co4O9材料进行掺杂，分别为Co位单掺Fe，以及Ca位掺Ag与Co位掺Fe的双掺杂，研究掺杂对Ca3Co4O9材料结构与热电性能的影响。主要结果如下:
利用溶胶-凝胶法结合常压烧结工艺制备出了Ca3Co4O9，通过SEM观测可看出其晶粒细小，分布均匀。温度在室温到389K之间时，电阻率随温度的升高而增大呈现金属特性，在389K～635K之间，电阻率随温度的升高而减小，表现为半导体特性，温度在635K以上时，电阻率随温度升高而明显增大，这是由于测试条件造成氧脱附以及晶格散射增强，导致电阻率随温度的增加而升高。Seebeck系数为正值，说明其为P型半导体，Seebeck系数随温度的升高而反常增大，可能与声子的引曳效应有关。
采用溶胶-凝胶法结合常压烧结工艺制备Ca3Co4-xFexO9(0≤x≤0.40)样品，各掺杂样品的XRD图谱与Ca3Co4O9标准谱基本一致;通过SEM形貌分析，各掺杂样品的层状结构不明显，晶粒尺寸收缩变小，无序度增强;Co位掺Fe并没有改变样品的导电机制，样品仍为P型半导体，但是跃迁激活能发生改变，表明Fe部分替代了CoO2层中的Co位;掺杂Fe降低样品电阻率的同时Seebeck系数得到提高，热导率也有不同程度的降低;x=0.10为最佳掺杂浓度，其样品功率因子在室温时为93μW·m-1·K-2约为未掺样品（P=39(μW)·m-1·K-2）的2.4倍，温度为873K时，样品Ca3Co3.9Fe0.1O9的ZT值达到0.121，是未掺杂样品的1.88倍。
采用溶胶-凝胶法结合常压烧结工艺对Ag和Fe的双掺杂样品Ca2.7Ag0.3Co4-xFexO9(0≤x≤0.40)进行研究。由双掺杂样品的XRD图谱可知，衍射峰向高角度偏移，说明掺杂使样品晶格发生畸变。双掺杂使得材料的电阻率显著降低，当x=0.10时，室温下的电阻率为13.1m·Ω·cm，与单掺Ag样品相比降低了20.6％，与未掺杂样品相比下降44％;双掺杂样品的Seebeck系数有小幅度的改变，虽然有的掺杂样品的热导率升高，但各掺杂样品整体的热电性能均有不同程度的提高;在973K时，x=0.10样品的功率因子达176(μW)·m-1·K-2，与单掺Ag样品的功率因子相比提高了13.5％，是未掺杂样品功率因子的1.5倍;温度在873K时，x=0.30样品的热导率为1.13W·m-1·K-1，ZT值达0.123，高于单掺同浓度Fe的样品，为单掺Ag样品的1.58倍，为未掺杂样品的1.91倍。而x=0.10样品的ZT值为0.084，对比单掺同浓度Fe的样品(ZT=0.121)有所降低。
研究结果表明，Co位单掺Fe能显著提高Ca3Co4O9材料热电性能。Co位掺Fe和Ca位掺Ag的双掺杂使材料的热电性能在单掺Fe的基础上有一定的提高。对双掺杂元素种类和组分选择的详细研究有可能成为进一步提高材料性能的有效方法。