n型Mg3Sb2基热电材料因复杂晶体结构而具有较低晶格热导率,是极具发展潜力的中温热电材料。但高浓度Mg空位导致载流子迁移率低,功率因子和热电优值有待提高。因此,本文主要通过调控载流子的散射以提高载流子迁移率从而提高功率因子,通过构建多孔结构增强声子散射以进一步降低热导率,提高热电优值。采用X射线衍射仪、中子衍射谱仪、球差校正透射电子显微镜、Hall效应测量系统、Seebeck系数/电导率测试系统及激光导热仪等先进测量手段,结合DFT计算、Debye-Callaway模型等理论计算系统研究了元素掺杂（Mn和B）、多孔结构构建、晶界及能带调控等改性方法对组织结构及热电输运特性的影响规律和机理。研究结果表明,Mn掺杂明显提升了n型Mg3Sb2基热电材料的载流子迁移率和功率因子,其机制在于Mn掺杂降低了Mg空位浓度,减少了电离杂质散射中心,将载流子散射机制由电离杂质散射转变为电离杂质散射与声子散射混合机制;同时合金中的Bi纳米第二相、Mn掺杂引入的点缺陷及纳米尺寸晶粒组成多级微观结构,对声子散射作用强烈,晶格热导率明显降低。最终,随着Mn掺杂量的增加,热电优值先增大后减小,当Mn掺杂量为0.05时,在723 K下热电优值达最大值1.85;当Mn掺杂量为0.025时,在300～723 K间合金平均热电优值最高达1.25。通过在SPS烧结过程中调控压头位移的方法制备了Mn掺杂Mg3Sb2基多孔热电材料。构建多孔结构后合金功率因子略有下降,但能够降低密度,增强声子散射,热导率显著降低。孔隙率20%时,室温热导率低至0.63 W m-1K-1,结合Debye-Callaway模型分析证实了多孔结构在增强声子散射方面的重要作用。随着孔隙率的提高,合金热电优值先上升后下降,孔隙率为10%时,低温热电优值显著提高,在323 K时达0.88。孔隙率为10%的多孔样品在连续3次循环测试后热电性能无变化,表现出良好的稳定性。研究发现,B掺杂能够提高n型Mg3Sb2基热电材料的电导率,其机制为B掺杂取代Mg减小了Mg-Sb共价键极性从而减弱载流子散射,提高了载流子迁移率,同时又作为施主掺杂提高了载流子浓度;B掺杂引入的点缺陷降低了晶格热导率,提高热电优值;此外,B掺杂还提高了材料的硬度。在此基础上,提高烧结温度,增大晶粒尺寸,减弱了晶界散射,大幅提高低温区载流子迁移率和功率因子;合金热电优值随烧结温度升高而显著提高,在300～773 K间平均热电优值达1.4。另外,增加Bi掺杂量以调控能带结构,使带隙和有效质量减小,载流子浓度和迁移率相应增大,明显提高了低温时的电导率和功率因子,使得合金低温热电性能进一步提升;Bi掺杂量为1.49时室温热电优值达0.76,在300～470 K间平均热电优值为1.12,高于商用Bi2Te3热电材料。