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随着能源回收需求的日益增长，作为可将废热能直接转化为电能的热电材料和技术被寄予厚望。热电材料利用Seebeck效应进行发电，具有无运动部件及可靠性高等优点。热电器件的能量转换效率与无量纲热电优值zT紧密相关，zT定义为zT=S2T/ρκ,其中S是Seebeck系数，ρ是电阻率，κ是热导率，T是绝对温度。热电材料领域的研究目前主要集中在三方面:一是探索新型热电材料，二是通过能带工程调节电学输运性能，三是通过声子工程调节热学输运性能。本论文分别从这三方面入手，进行了相应的研究工作: (1)首先通过三步法合成新型半休氏勒(half-Heusler)合金热电材料YNiBi，并全面表征了其热电性能。三步法是指对Y和Ni原料先进行电弧熔炼，然后对获得的YNi合金与Bi原料进行机械球磨过程，最后对得到的粉末进行放电等离子烧结从而获得最终样品。三步法的优势是克服了Bi的挥发，防止了反应生成物颗粒长大以及合成时间大大缩短。合成的YNiBi多晶块体样品在485K具有13.3Wcm-1K-2的最大功率因子，同时具有与理论预言相对应的较低的晶格热导率。但是，在YNiBi热电性能测试中观察到比较明显的双极扩散效应，使得热导率在高温出现显著增加，也导致了Seebeck系数的降低，最终得到zT值相对较小，峰值zT值在436K温度下约为0.12。后续研究可以考虑利用掺杂效应来克制双极扩散以提高YNiBi的热电性能。 (2) MnSb2Se4化合物在文献报道中是一个具有大Seebeck系数和本征低热导率的窄带隙半导体，限制其热电性能的原因是低的载流子浓度所导致的高电阻率。本工作中，我们通过Cu掺杂显著提高了其热电优值。实验研究与计算表明，系列Mn1-xCuxSb2Se4(0≤x≤0.35)样品中Cu表现为共振能级掺杂，这种掺杂显著增大了材料的功率因子和热电优值。对于最优掺杂量样品Mn0.75Cu0.25Sb2Se4，其功率因子在773K下达到0.26mWm-1K-2。相对应的热导率，在整个测试温区内随温度升高而降低，并处于0.61WK-1m-1到0.32WK-1m-1之间。样品最大zT峰值为773K下0.64，比未掺杂的MnSb2Se4样品提高了100％。考虑到Mn0.75Cu0.25Sb2Se4化合物的晶体结构具有低对称性的特点，其zT值在热电材料是很少见的，表明Cu掺杂的MnSb2Se4可能作为一类新的中温温区热电材料。 (3)在半休氏勒(half-Heusler)合金热电材料研究中，针对限制其zT值进一步提高的主要障碍为热导率过高这一特点，我们提出一种新的机械化学合成方法，不仅显著降低了材料热导率和制备成本，而且也提高了材料的热电性能和能量转换效率。新的合成方法的特点是利用卤化物原料与碱金属在高能机械球磨中进行化学反应，简称机械化学法。论文利用机械化学法成功合成NbFeSb及其系列掺杂热电材料。实验表明，机械化学法可以准确控制NbFeSb基热电材料的物相与组份，并且这一方法可以进一步推广到其它热电材料体系。采用本方法合成的多晶块体样品晶粒大小在十几纳米到几百纳米之间，由此导致晶格热导率显著下降，表明利用新方法合成的半休氏勒合金材料具有天然的较低晶格热导率，这是本方法相较于其它合成方法的独到优势。最终得到的材料zT值与目前报道中同类材料的最高zT值相似或者稍高，充分说明新方法的有效性。后续研究可利用同样方法，合成其它热电材料体系，显著提高热电材料相关性能。