Bi2Te3基化合物作为室温附近性能最好的热电材料之一,在航空航天、医疗器材、微电子及生物芯片等多种领域具有广泛的应用前途。但传统的Bi2Te3基块体材料的热电优值一直在一个比较低的水平徘徊,随着纳米技术的兴起,近年来有关在低维材料中取得高热电优值的报道层出不穷,已有研究表明,将热电材料晶粒细化到纳米级,可以实现费米能级附近电子态密度的提高和增强声子的散射作用,有利于提高Seebeck系数以及降低晶格热导率。石墨烯作为一种新材料,具有大的电导率、高载流子迁移率和优异的力学性能,所以已经被广泛研究用来制备各种功能复合材料。本文分别采用购买和自制的石墨烯制备了石墨烯纳米片复合Bi2Te3基材料,并对其热电性能进行了研究。主要采用水热法结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了石墨烯纳米片复合Bi2Te3基热电材料,通过X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及高分辨透射电镜(HRTEM)等多种分析测试手段研究了制备材料的相组成及微观结构；通过对Seebeek系数、电导率及热导率等性能的测试,考察了Sb掺杂及石墨烯纳米片复合对Bi2Te3基热电材料性能的影响。主要研究内容如下：首先我们系统的研究了不同水热合成条件及石墨烯纳米片复合对Bi2Te3粉体物相、形貌以及颗粒尺寸的影响。研究发现,反应温度的提高有利于反应的顺利进行,但是过高的温度会使产物粉体的晶粒迅速长大,对晶粒尺寸的纳米化不利。同样,保温时间的延长也是促进晶粒生长的一个因素。而络合剂的存在则可以降低反应温度或缩短保温时间。随着石墨烯纳米片复合浓度的提高,复合粉体中的Bi2Te3颗粒尺寸减小。采用放电等离子烧结技术对合成的复合粉体进行烧结制备块体材料。研究发现随着石墨烯纳米片复合量的增加,块体样品的相对密度逐步变小,这是因为引入石墨烯纳米片影响了Bi2Te3粉体烧结致密化过程。此外,随着石墨烯纳米片复合量的增加,通过观察烧结样品断面的显微结构发现,样品的晶粒尺寸也有逐渐变小的趋势。与水热合成的粉体相比,经过烧结后样品的晶粒尺寸并没有很明显的长大,这与SPS技术升温速度快、烧结时间短的优点有关。通过对所制备Bi2Te3/Graphene复合材料的热电性能研究发现：具有最高ZT值的样品是石墨烯纳米片复合含量为0.2v%的Bi2Te3材料,最高值出现在475K,大约为0.21,比纯相Bi2Te3样品高出31%。因为三元合金对短波长声子的散射较强,可进一步降低热导率,材料的能带结构也得以优化,因此三元合金具有更高的热电性能。本文用水热法成功合成了P型Bi0.5Sb1.5Te3三元合金,并对其相组成进行了表征分析。通过与Bi2Te3的热电性能对比后发现,经Sb掺杂后,材料Seebeck系数的提高和热导率的降低使Bio.5Sb1.5Te3的ZT值比Bi2Te3的高。复合石墨烯纳米片对样品中Bio.5Sb1.5Te3粉体以及块体微观结构的影响趋势与对Bi2Te3的影响相似。不同的是经过石墨烯纳米片复合的Bi0.5Sb1.5Te3材料,其热导率比纯相Bi0.5Sb1.5Te3块体高出许多,通过分析晶格热导率和电子热导率发现,晶格热导率对Bi0.5Sb15Te3/Graphene复合材料的作用较大。