随着经济的快速发展,能源短缺和环境污染问题日益严重,开发环保新能源已成为全球能源发展趋势。热电材料通过载流子的移动来实现热能与电能的直接相互转化,是一种先进的能量转换材料,由于其在环境保护和能源利用等方面的优势,受到了科学家的高度重视。本文采用溶胶-凝胶法合成稀土单元素掺杂的Ca3-xAxCo4O9(A=La or Sm)和复合掺杂的Ca3-2xLaxSmxCo4O9材料的前驱粉末,再通过烧结得到热电材料烧结体。研究粉末和材料烧结体制备的工艺条件以及稀土离子对Ca位的替代对材料的结构和性能的影响。用差热分析仪对预处理得到的凝胶粉末进行差热-热重分析,用扫描电子显微镜观察前驱粉末以及材料烧结体的微观形貌,用X-射线衍射仪分析材料的组成,用四探针法测量热电材料的电阻率从而得到电导率,并通过估算得出热电材料的热导率。主要研究结果如下：1、采用溶胶-凝胶法,并分别通过常规加热法和微波加热法成功地制备了材料的前驱粉末。微波加热法与常规加热法相比可以更快地得到纯相的前驱粉末,且粉末的结晶程度更高,晶形发育更完善。将粉末在20 MPa下压片、900℃下高温烧结5小时并进行微波二次烧结,最终得到热电材料烧结体。2、XRD测试结果表明,单元素掺杂以及复合掺杂后材料的物相都没有发生改变,没有杂相生成,稀土离子都能成功地取代Ca位,进入到Ca-Co-O体系的晶格结构中,成为单一化合物。3、电导率的测试结果表明,热电材料的电导率随温度的升高整体呈现出增加的趋势；单元素掺杂以及复合掺杂La和Sm后,材料的电导率都高于不掺杂材料的电导率；材料的电导率随掺杂量的增加而逐渐增加,当电导率达到最大值后继续增大掺杂量,材料的电导率逐渐减小。本实验中,单元素掺杂当La的量为0.7、掺杂Sm的量为0.5、复合掺杂当La和Sm的量都为0.35(即总掺杂量为0.7)时,掺杂材料的电导率分别达到最大值。相同掺杂量下,单元素掺杂La材料的电导率大于掺杂Sm材料的电导率,复合掺杂热电材料的电导率介于两种单元素掺杂材料的电导率之间,但不是二者的平均值,在温度低时接近于单元素掺杂Sm材料的电导率,在温度高时接近于掺杂La材料的电导率。4、热电材料的电子热导率估算结果表明,稀土掺杂后Ca3-xAxCo4O9和Ca3-2xLaxSmxCo4O9体系材料的电子热导率都没有降低,且随着温度的升高有所增加,但数值都非常小；而稀土掺杂后引起晶格结构变化,使声子散射作用加强,热导率中起主导作用的声子热导率大幅度地降低。所以综合考虑电子热导率和声子热导率的变化,掺杂材料的总体热导率是减小的。稀土掺杂后,材料的热电参数得到了一定的改善,稀土元素La、Sm的单元素掺杂以及二者的复合掺杂都有利于优化材料的热电性能。