热电材料是一种能够将热能与电能相互转化的功能材料,在温差发电及热电制冷方面有非常大的应用前景,热电优值ZT与热电材料的转换效率密切相关,所以如何提高热电优值ZT是研究的一个重点。Zintl相化合物是典型的“声子玻璃—电子晶体”。近期研究发现,2-1-2型Zintl相化合物Eu₂ZnSb₂存在较重Eu原子层和大量的本征Zn空位,可对声子进行有效散射,因此具有非常低的本征晶格热导率(623 K时约为⁰.37 W m^-1K^-1),Eu₂Zn_0.98Sb₂ ZT值在823 K时为1,是一种较有前途的新型热电材料。本课题对与Eu₂ZnSb₂具有相同晶体结构的新型1-1-1型EuBSb（B=Ag,Cu）基Zintl相热电材料进行研究。得到如下创新性研究结果:采用直接高能球磨后放电等离子体烧结的方法制备出新型1-1-1型EuAgSb和EuCuSb单相样品。与Eu₂ZnSb₂相比,为了平衡电荷,EuAgSb和EuCuSb中的Ag⁺和Cu⁺可将所有阴离子空位填满,所以其点缺陷减少,对声子散射减弱,导致晶格热导率较高,EuAgSb和EuCuSb样品在室温时的晶格热导率分别为0.97 Wm^-1K^-1和1.87 Wm^-1K^-1,同时EuAgSb和EuCuSb的电导率比较高,室温下均约为2×10⁵ S m^-1。设计并制备了具有Ag空位的EuAgSb基热电材料和Cu空位的EuCuSb基热电材料,降低了材料的晶格热导率,提高了材料的热电优值。由于Eu₂ZnSb₂与EuAgSb具有同样的晶体结构,所以通过在Ag位进行二价Zn元素替代掺杂得到EuAg_1-2x-2x Zn_x Sb化合物,为了电荷的平衡,会出现部分Ag空位,随着Zn含量的增加空位量逐渐增加,点缺陷增加,增强了声子散射,降低了晶格热导率,有效提高了材料的热电优值,最终EuAg_0.1Zn_0.45Sb在673 K时ZT⁰.76,较基底EuAgSb相比提高105%。通过二价Mg元素在Ag位的代替掺杂得到EuAg_1-2xMg_x Sb化合物,由于EuMg₂Sb₂与EuAgSb晶体结构不同,所以Mg不能大量掺杂,由实验得到当镁的含量为x=0.3时,样品出现杂峰,掺杂达到极限,少量的Mg掺入后形成Ag空位,同样会形成点缺陷来增加声子散射,降低晶格热导率,但由于空位量较少,所以晶格热导率降低不明显,最终EuAg_0.6Mg_0.2Sb在673 K时ZT⁰.54,较基底EuAgSb相比提高46%。对EuCuSb进行二价Zn元素掺杂得到EuCu_1-2x-2x Zn_x Sb化合物,Zn可以大量掺杂,并获得纯相,为了电荷的平衡,随着Zn含量的增加Cu空位增多,点缺陷增加,增强声子散射,有效降低了材料的晶格热导率,最终EuCu_0.1Zn_0.45Sb在673 K时ZT⁰.76,较基底EuCuSb相比提高153%。通过等电子替代有效降低了材料的晶格热导率。EuAgSb和EuCuSb的晶体结构相同,将两者合金化得到EuCu_1-x-x Ag_x Sb化合物,由于Ag和Cu不同的原子半径,加入Ag后会带来晶格畸变,对声子进行散射,降低材料的晶格热导率。最终EuCu_0.5Ag_0.5Sb的晶格热导率要低于EuAgSb和EuCuSb的晶格热导率,773K下EuCu_0.5Ag_0.5Sb的κ_L⁰.18 W m^-1K^-1,低于EuAgSb的κ_L⁰.21 W m^-1K^-1和EuCuSb的κ_L⁰.4 W m^-1K^-1。