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具有CoSb3晶体结构的材料我们称之为方钴矿,因其1982年首次发现于挪威莫迪姆城的Skuterud矿山。起始对方钴矿热电材料的研究主要聚集在CoSb3、Ir Sb3以及Rh Sb3上,CoSb3具有更优异的热电性能、热稳定性能以及机械性能,且原材料价格便宜,不造成环境污染,已经成为科学研究与应用价值最广的方钴矿热电材料。现阶段,CoSb3的合成方法包括机械合金法、熔融-淬火-退火法、熔融旋甩法等,本论文基于国产六面顶压机装置,采用高温高压合成法,成功制备CoSb3及其Ba填充体系热电材料,样品合成周期为半个小时。结合XRD、SEM以及TEM等表征分析相结构和微观结构的测试手段,重点研究不同合成压力对CoSb3热电性能的调节机制,以及引入Ba和Te掺杂后,不同合成压力对确定化学计量比Ba0.2Co4Sb11.5Te0.5热电性质的优化作用,下面为本论文研究的主要成果:1.通过对Co-Sb相图的分析,在1.5-3.5 GPa压力范围内我们利用高温高压合成法成功制备CoSb3,研究不同合成压力对CoSb3热电性能的调节机制。研究成果如下:XRD以及EDS测试结果表明,利用高温高压法半个小时可合成CoSb3,缩短CoSb3样品的制备周期,克服由于Co和Sb熔点差异造成的制备困难问题;扫描电镜测试结果表明在1.5-3.5 GPa下,随着合成压力升高,样品晶粒尺寸逐渐减小,晶界变得更加丰富,CoSb3电阻率和Seebeck系数均随着合成压力的升高而增大,表明微观结构与晶体电学性质紧密相关,室温下,2 GPa合成样品拥有最佳功率因子1.28μWcm-1K-2;通过公式计算得到2 GPa压力合成样品的热导率,发现高压制备的CoSb3较传统制备拥有更低的热导率,测试温度区间内最低热导率为2.78 Wm-1K-1@623 K。2.采用高温高压合成法我们在1.5-3.5 GPa压力范围内成功制备Ba0.2Co4Sb11.5Te0.5,研究不同合成压力对确定化学计量比的Ba0.2Co4Sb11.5Te0.5热电性能的优化作用。研究成果如下:通过XRD以及EDS测试我们得到利用高温高压法半个小时即可合成目标化合物;Ba和Te掺杂能够有效改善CoSb3的电学和热学性能,化合物出现由P型向N型的转化,室温下功率因子提升10多倍,2 GPa合成样品的热导率比相同压力合成CoSb3的热导率低;对于Ba0.2Co4Sb11.5Te0.5,扫描电镜测试结果表明在1.5-3.5 GPa内,随合成压力升高,样品晶粒尺寸逐渐减小,晶界变得更加丰富,因微观结构能够有效改变材料电学性质,样品的电阻率和Seebeck系数绝对值均随合成压力的升高而增大。在1.5-3.5 GPa压力范围内,3 GPa压力合成样品拥有最佳的功率因子,为20.6μWcm-1K-2@723 K,当合成压力升高时,Ba0.2Co4Sb11.5Te0.5热导率出现逐渐降低的趋势;在合成压力范围内,3 GPa压力合成样品拥有最低的热导率,为2.35 Wm-1K-1@623 K,结合计算公式得到不同合成压力下样品的ZT值,发现3 GPa压力合成的Ba0.2Co4Sb11.5Te0.5拥有最大ZT值,为0.61@723 K。通过上述研究,我们得到高温高压合成法对于热电材料制备,是一种高效率且经济化的手段,能够缩短制备周期至半个小时,不仅提升材料合成的重复性,更重要的是高压产生丰富微观形貌可以增强声子散射,有效地解决方钴矿高热导率的弊端,优化其热电优值。