氧化物热电材料具有耐高温、抗氧化、合成工艺简单、适合大规模生产的特点,在中高温发电领域有很好的应用前景。Bi₂Ca₂Co₂O_y是层状钴酸盐热电材料中的一种,由绝缘的盐岩型Bi₂Ca₂O₄层和导电的CdI₂型CoO₂层沿c轴堆叠而成。Bi₂Ca₂Co₂O_y具有较低的热导率和较高的Seebeck系数,但是电阻率较大,功率因子并不高。本文通过掺杂、复合来优化Bi₂Ca₂Co₂O_y的热电性能。本文首先研究Co位掺Cu和Cu、Fe共掺对Bi₂Ca₂Co₂O_y热电材料性能的影响,初步探讨了掺Cu的影响机理,结果表明掺Cu能够降低材料的电阻率和热导率、提高Seebeck系数,进而提高材料的功率因子与ZT值,优化材料的热电性能;掺铜没有引起钴离子价态和浓度的显著变化,也没有引起极化子跃迁激活能的显著变化;Cu、Fe共掺也能改善材料热电性能,但比单纯掺Cu的效果差。其次本文研究了Ca位掺Sr对Bi₂Ca₂Co₂O_y热电材料性能的影响,掺入离子半径较大的Sr能够改变岩盐层的晶格尺寸,进而改变绝缘层与导电层之间的错配度,间接改变材料的热电性能,结果表明随着Sr掺入量的增加,材料的Seebeck系数呈现先增大后减小的轻微变化,电阻率和热导率明显降低,从而提高了材料的功率因子与ZT值,优化了材料的热电性能。最后本文研究Bi₂Ca₂Co₂O_y与Ca₃Co₄O₉组成的复合材料、以及二者分别掺Cu后形成的复合材料的性能,初次观察到了比较显著的导电渗流现象,得到了功率因子较大的热电复合材料。分析表明,借助于导电渗流现象是改善热电复合材料性能的有效方法,将掺杂与复合结合起来,能够进一步提高材料的热电性能。