能源一直是人们关注的热点问题。化石燃料具有不可再生性以及使用后带来严重的环境污染,因此开发新型清洁能源技术迫在眉睫。热电转换是一种可直接将热能和电能进行相互转换的技术。主要包括温差发电和热电制冷两个领域。利用热电材料制备的热电制冷机,无需制冷剂（氟利昂等）,不会因为制冷剂泄露而造成环境污染;利用热电材料制备的温差发电机,可以实现废热的回收,将低品位热源转换成电能,从而达到节能和能源再利用的目的。因此,热电转换技术具有广阔前景,而热电材料作为热电转换技术的核心问题,已经成为了当前国际上研究的热点课题之一。传统的Bi₂Te₃,PbTe,SiGe等热电材料制备比较困难,且易出现氧化、分解等,从而降低热电设备的使用寿命和性能。氧化物热电材料因制备工艺简单、无毒性、抗氧化能力强,可在高温下长时间工作等优点成为热电领域新兴的研究方向。在温差发电机和热电制冷机上,需要将p型和n型半导体热电材料按照一定的排列方式组成闭合回路,且它们的热电优值（ZT）要相近,才能实际运用。目前,p型氧化物热电材料的发展速度远超过n型氧化物热电材料,所以发展高性能n型氧化物热电材料是当务之急。本论文的研究目标是制备高性能n型氧化物热电材料。研究表明,钛基氧化物（SrTiO₃和TiO_x）具备本征高Seebeck系数,是潜力巨大的n型氧化物热电材料,但其电导率较低、热导率较高,从而影响其热电性能的进一步提升。所以本论文的研究思路是探索一种简单的制备方法,获得低密度的块体材料,降低其热导率;通过在SrTiO₃中复合石墨烯或者制备缺氧型TiO_x的方法提升其电导率,最终实现热电性能的有效提升。本文主要研究内容如下:首先通过水热法制备纳米氧化物粉体,再加入固体石蜡作为粘结剂,利用压片机压片成型,最后采用高温固相烧结法烧结成型,并在室温条件下测试其热电性质,评估材料的热电性能。（1）研究了不同的粘结剂（酒精、液体石蜡和固体石蜡）、温度等制备条件对钛基氧化物块体材料成型的影响。结果发现利用固体石蜡做粘结剂（粘结剂≥10wt.%）,在1250℃保温6小时条件下烧结的样品成型效果最好。因为钛基氧化物具有很高的熔点（SrTiO₃和TiO₂的熔点分别为2060℃和1850℃）,必须要保证具有足够的烧结温度和烧结时间才能发生再结晶,同时较高含量粘结剂可有效避免烧结过程中样品发生较大变形,从而保持样品形状基本不变。（2）研究了钛酸锶/石墨烯复合材料的制备及其室温热电性能。在纳米钛酸锶粉体中添加不同质量分数的石墨烯,以10wt.%的固体石蜡作为粘结剂,利用压片机压制成型,在1250℃保温6小时条件下烧结制备出钛酸锶/石墨烯复合热电材料。研究发现含2wt.%石墨烯的钛酸锶复合材料中,获得了最高的室温Seebeck系数(-156.4μV·K^-1)、电导率(201.1 S·cm^-1)和ZT值（0.0492）。含3wt.%的石墨烯的钛酸锶复合材料中获得了最低的热导率(2.596 W·m^-1K^-1)。石墨烯的加入有效提升了钛酸锶基体的电导率和载流子浓度,同时也降低了钛酸锶基体的Seebeck系数,这可能源于石墨烯将钛酸锶颗粒包覆起来形成导电通道。钛酸锶基体热导率的降低主要源于密度减小,粘结剂（固体石蜡）在烧结过程中分解、蒸发,在基体内部形成大量孔隙。（3）研究了具有多种成分复合合成的氧化钛（TiO_x）材料的热电性质。在纳米TiO₂粉末中添加不同质量分数的固体石蜡作为粘结剂,利用压片机压制成型,在1250℃保温6小时条件下烧结制备出TiO_x材料。研究发现当固体石蜡的添加量为15wt.%时,TiO_x材料中TiO、Ti₃O₅和TiO₂的含量分别为51.6wt%、41.0wt.%和7.4wt.%,获得了最高的Seebeck系数(-98.3μV·K^-1)、功率因子(115.9μW·m^-1K^-2)和最高的ZT值（0.0078）。当固体石蜡的添加量为20wt.%时,获得了最高的电导率(226.4 S·cm^-1)。当固体石蜡的添加量为25wt.%时,获得的了最低的热导率(0.92 W·m^-1K^-1)。由于固体石蜡在烧结过程中的分解、蒸发,在TiO_x基体内形成了大量孔隙结构,同时固体石蜡分解产生的碳反应了TiO₂中的部分氧,生成非化学计量比的TiO_x,固体石蜡的添加量越多,样品中的TiO的含量越高,同时材料的密度也越小,这有利于热导率的降低。还发现,Seebeck系数,电导率和热导率三种很难同时提升,ZT值的提高不能单纯的提高某一因素,而是需要寻找到三个因素间最佳的量值。