热电材料是一种能够实现热能和电能之间直接转换的功能材料,以之为核心的热电转换装置不污染环境,能够利用工业余热、废热和可再生能源（如太阳能等）进行温差发电,具有良好的综合社会经济效益。层状钴基氧化物热电材料由于具有优良的性能而成为有着广阔应用前景的一种热电材料,本论文选择了Na_xCo₂O₄氧化物热电材料作为研究对象,研制热电材料性能参数测试装置,研究制备工艺和掺杂对Na_xCo₂O₄材料的结构和热电性能的影响,探讨提高该类材料整体性能的可能途径,为其日后在工业上的广泛应用作出有益的探索研究。 Na_xCo2O₄是一种层状过渡金属氧化物,属于P型热电材料,由导电层和绝热层交替排列而成。在该材料中,载流子与晶格之间有较强的相互作用,载流子浓度和载流子迁移率对其热电性能起重要的影响作用。 本文中分别采用聚合合成法和柠檬酸法合成Na_xCo₂O₄前驱粉体,以常压烧结制备其块体材料。研究发现:制备的前驱粉体成分均匀、杂质少、颗粒细小,其中柠檬酸法制备的样品热电性能较佳。成型烧结工艺对块体样品性能影响很大,根据正交试验的结果,最佳参数组合为:45kN的成型压力（压强约570MPa）,1153K的烧结温度和20小时烧结时间。 以Ag、Ca、Ni作为掺杂元素研究Na_xCo₂O₄材料的掺杂改性问题。结果显示:掺杂均未改变基体材料的晶体结构,只是引入微量氧化物杂质,掺杂后材料仍属于P型热电材料,其电阻率随温度升高而呈下降趋势,Seebeck系数随温度升高而大致增大。三种掺杂元素都不同程度地改变了材料的热电性能,其中掺Ag的效果较好,既降低了电阻率,又增大了Seebeck系数,能综合地提高基体材料的功率因子。 由此可见,Na_xCo₂O₄是一个值得深入研究的热电体系,其性能还有巨大的提高空间,通过改善制备工艺,选择合适的掺杂元素和掺杂量,是完全有可能大幅度提高Na_xCo₂O₄材料热电性能的。