热电材料在固态制冷和废热回收领域具有重大潜力,其转化效率依赖高的材料热电优值ZT。Bi2Te3基热电材料具有长久的研究历史,在320 K左右展现出1的ZT值,主要用于制冷与控温技术。工业中约三分之二的能量以废热形式损失,而低于573 K的热量占到近一半。因此,如何提升Bi2Te3基材料的热电性能并将其推向低中温热电发电应用具有重要意义。相比于传统的区熔制备方法,球磨/机械合金化（BM/MA）结合放电等离子体烧结（SPS）工艺可更方便地调控材料的微观结构。本文围绕着BM/MA+SPS制备工艺、成分优化、掺杂以及微观结构等多方面调控方法对提升Bi2Te3基材料的热电性能及其机理分析开展了系统的研究。p型（Bi,Sb）2Te3的电学性能受制备工艺的影响较小,得益于热导率的降低,热电性能在BM+SPS之后有所提升。然而,n型Bi2（Te,Se）3在BM+SPS后,热导率虽有降低,但电学性能受较大损害,因此热电性能降低。进一步通过点缺陷调控及Se浓度的调节,重新调整Bi2（Te,Se）3合金的热电性能,获得的最大ZT值在473 K时为0.82,对应的成分是Bi2Te2.2Se0.8,这有别于传统区熔法的最优成分Bi2Te2.7Se0.3。在Bi2Te2.2Se0.8的成分基础上,通过制备Bi2Te2.2Se0.8-SiC纳米复合物,提升了基体的抗弯强度,低温热电性能也有所提高。进一步通过Cu/I掺杂使得载流子浓度随温度升高而增大,表现出一个自调节的作用。ZT值因此在473 K至573 K展现出了一个0.86的平台,而不是传统的先增大后下降的单峰趋势,这对于实际热电器件在低中温废热回收应用过程中的转换效率提升有重要意义。从材料的微观结构优化方面考虑,对n型Bi2Te2.2Se0.8采用多次SPS热锻的方法进行了织构强度、晶粒尺寸和纳米结构等多方面的调控。织构程度的加强以及大的晶粒尺寸有利于提升电学性能,而纳米结构的存在使得热导率降低。调控热锻的温度可以同时调整织构强度、晶粒尺寸和纳米结构这三者的关系。在最佳的处理温度下热锻三次,材料的ZT值取得了突破性的提升,在473 K达到了1.1。对于p型（Bi,Sb）2Te3,采用共晶相融化离心的方法进行微观结构调控。离心在样品中引入了大量的微孔和位错,微孔的存在减少了传导热的介质,而位错与基体间的应力可以有效阻碍声子的传输,从而可以大量降低热导率。基于理论模型分析,二者对于热导率的降低各贡献50%。最终获得的最大ZT值在373 K为1.2。