Skutterudite结构化合物MX₃（X=P，As或Sb；M=Co，Rh，Os或Ir）由于具有较大的载流子迁移率，较高的Seebeck系数，被认为是极具潜力的中温热电材料之一，但二元方钴矿化合物的晶格热导率较大以致材料的热电性能指数ZT和转换效率不高。目前，改善其性能的途径主要是通过掺杂（包括填充和置换）和材料结构低维化，前者已被广泛研究，虽然ZT值已有相当程度的改善，但离实用化要求还有一定差距。本论文拟探索纳米CoSb₃基化合物的化学合成方法，并结合放电等离子（SPS）烧结技术制备纳米晶CoSb₃基化合物块体材料，以期改善其电传输特性，大幅度降低晶格热导率，进而提高材料的热电性能指数。采用交叉共沉淀法合成了纳米CoSb₃化合物粉体。以钴和锑的氯化物为原料，NaOH和氨水为沉淀剂，室温下调节pH=5～10，经过滤、洗涤、超声分散和真空干燥后得到了Co（OH）₂和Sb₂O₃前驱体。前驱体还原热处理后得到CoSb₃粉体，对所获得的粉体进行SPS烧结，制备CoSb₃块体。研究结果表明：pH值、还原气氛、原料配比、温度和时间等参数对所获得粉体的相组成和微结构有很大影响，在纯．H2气氛下，还原温度和时间分别为450℃和2h的条件下可以得到颗粒尺寸大小均匀、平均粒径约为200nm的粉体。块体的晶粒尺寸随SPS烧结温度的升高和时间的延长而增加，而晶粒尺寸则对块体CoSb₃的热电性能，特别是热导率有显著影响，尺寸越小，热导率越低。采用碳酸盐共沉淀法制备了CoSb₃基化合物纳米粉体。结果表明：沉淀剂、pH值、温度、掺杂、实验过程和沉淀剂量对所获得的粉体的相组成和微结构有很大影响。以过量NaHCO₃为沉淀剂，不调节pH值，可得到平均粒径约为100nm的粉体。如果改变实验过程，将前驱体中的可溶性盐在还原热处理后再洗涤除去，可使粉体的平均尺寸降低至60-70 nm。但是，由于这种方法所得方钴矿化合物的相的纯度不高，以致掺杂CoSb₃基化合物Fe_xCo_4-xSb₁₂和InyCo₄Sb₁₂的热电性能并不高，其最大功率因子分别是0.88×10^-3和0.68×10^-3Wm^-1K^-2（600K）。采用以乙醇为介质的Sol-Gel法，即乙醇Sol-Gel制备了CoSb₃化合物纳米粉体。结果表明：Sb／Co和C₆H₈O₇／Co的摩尔比对所获得的粉体相组成有很大影响，随着摩尔比值的增加，粉体的相组成均从富Co相向富Sb相变化。在适当的配比下，可以得到直径为30 nm，长为100～200 nm的棒状和直径约50 nm的颗粒状单相CoSb₃纳米粉体。研究表明：棒状晶体的生长方向平行于[110]方向，被H₂还原的Co原子与柠檬酸分解出的CO形成羰基配合物，使各晶面生长速度的差异变大，最终形成了棒状的CoSb₃晶体，而在缺乏CO的局部空间内的CoSb₃晶核生长为等轴颗粒状。集成共沉淀法和乙醇Sol-Gel法的优点，探索了非水共沉淀法制备CoSb₃基化合物纳米粉体的新方法。本方法以乙醇做溶剂，钠的氢氧化物为沉淀剂，所得到的灰绿色前驱体组成为NaCl、Co（OH）₂和Sb₂O₃，后两者为非晶态。将前驱体直接进行干燥、研磨、还原热处理、洗涤和真空干燥，可得到CoSb₃基化合物纳米粉体。研究结果表明，温度、沉淀剂的量和掺杂对所获得的粉体的颗粒尺寸有较大影响，温度越低、沉淀剂的量越大、掺杂元素种类越多，所得粉体的颗粒尺寸越小。本方法的特点是，制备的CoSb₃化合物颗粒尺寸均匀、细小，最小平均颗粒尺寸为20-30 nm，而且纯度高、可重复性好、工艺简单、易操作。