随着全球环境问题和能源问题的日益突出,清洁环保能源的开发在世界范围引起了极大的关注。由于热电材料在环境保护以及能源开发方面的独特优势,目前已成为材料领域内的研究热点。热电材料是一种能够直接实现热能与电能相互转换的功能材料,主要应用领域是低温制冷和温差发电。利用热电材料做成的发电和制冷器件,具有结构简单、工作无噪声、无毒环保、使用寿命长、维护简单等诸多优点,因此热电材料具有广泛的应用前景。氧化物热电材料由于其耐高温、抗氧化、制备简单等独特的优点,在热电材料中占有相当重要的地位。层状氧化物热电材料,如NaxCo2O4、Ca3Co4O9、Bi2Sr2Co2Oy等,都具有优良的热电性能。实验研究表明,通过元素的掺杂和替代能够改善热电材料的性能。因此,本文选择Bi2M2Co2Oy(M=Ba,Sr,Ca)作为研究对象,希望通过Cu元素以及Pb和La元素的掺杂和替代来提高材料的热电性能。　　 本论文采用传统的固相烧结法制备材料,对制备的样品进行了扫描电镜形貌分析和X射线衍射物相分析。同时分析了不同元素以及不同掺杂量对材料的电导率、Seebeck系数以及功率因子的影响。结果表明Cu元素的掺杂和替代能够显著提高Bi2Sr2Co2Oy和Bi2Ba2Co2Oy材料的功率因子,而且掺杂量存在一个最优值,但是对Bi2Ca2Co2Oy材料的功率因子提高不大。金属Cu元素的掺杂同时提高了Bi2Sr2Co2Oy和Bi2Ba2Co2Oy材料的电导率和Seebeck系数,这一现象与传统理论不一致,而与电子的强关联有关。Bi2Ca2Co2Oy材料的电导率的升高导致了Seebeck系数的降低,所以总体上没有提高其功率因子。　　 Pb和La元素对三种材料的影响不尽相同,掺杂Bi2Ba2Co2Oy材料后,出现了从金属性到半导体性导电的转变,但是降低了材料的电导率。而其它两种材料没有出现导电性的转变现象,而且电导率相应都得到了提高。从Seebeck系数来看,掺杂后Bi2Sr2Co2Oy和Bi2Ba2Co2Oy材料都是提高的,而且随着温度的升高而呈现下降的趋势；Bi2Ca2Co2Oy材料的seebeck系数掺杂后有所降低。总体上,Bi2Ba2Co2Oy和Bi2Sr2Co2Oy材料在掺杂后性能提高了,而对Bi2Ca2Co2Oy材料影响不大。　　 通过研究发现,Bi2Sr2Co2Oy材料的热电性能最优,元素的掺杂和替代能够显著提高其热电性能。由此可见,还需要深入研究元素掺杂和替代对Bi2Sr2Co2Oy材料热电性能的影响,同时新的材料制备方法和工艺能否改善其热电性能的研究也需要进一步的探索。