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热电材料是一种通过固体内部载流子运动可直接将热能转化成电能,反之可以利用电能制冷的新能源材料。随着人类能源问题日渐突出和新能源材料的迅速发展,热电转换技术领域成为全球关注的焦点。利用工业余热发电是硅化物中温区(400-800K)热电材料的一个重要应用,在大规模高品质的新能源应用领域具有广阔的应用前景。本文从制备工艺、原料选择、掺杂改性和微观结构控制等方面对硅化物热电材料进行了系统研究。采用电场激活压力辅助合成(field-activated pressure-assisted synthesis, FAPAS)制备技术,在确定粉末预处理、温度和压力等参数的基础上,重点研究了电流参数对硅化物热电材料微观结构和热电传输性能的影响,设计了无电流(NCS)、低电流(LCS)和高电流(HCS)三种加热模式进行对比试验。试验结果表明,电流加热升温速度快和特殊的温度场分布有利于烧结过程中粉体内部的气体排出,制备出的试样致密度高和电导率高；烧结过程中电流和电场的存在促进了反应粉末之间的物质迁移,降低了反应温度,有效控制了粉末颗粒在烧结过程中的长大；发现强电场和大电流大可促使晶粒定向生长。以MgH2粉替代Mg粉作为原料采用反应烧结法制备了精细Mg2Si热电材料,研究了MgH2与Si粉反应过程的配比值以及温度、保温时间、气体保护、副产物收集等工艺参数对产物性能的影响。实验结果表明,反应烧结法可有效消除产物中的MgO杂相,提高产物纯度；由于反应时自身分解和反应温度较低的特点,产物的晶粒尺寸易于控制,可制备出纳米级的精细Mg2Si粉体和块体材料。MgO杂质的减少和晶粒尺寸的纳米化都使Mg2Si热电材料的热电性能有了较大的提高。研究了Cu、Co和Mn元素掺杂对硅化物热电材料性能的影响。通过Cu掺杂缩短了β-FeSi2材料的制备时间,通过Co和Mn元素的掺杂分别制备了n型和p型β-FeSi2基热电材料且大幅提升了功率因子值。针对掺杂改性Mg-Si基热电材料使最佳热电性能向高温区偏移的现象,研究了重金属Sb、过渡金属Y和Sc掺杂的温度特性。实验结果表明过渡金属Y和Sc掺杂Mg-Si材料热电性能影响的主要温区低于重金属Sb影响的主要温区,可以在不降低热电传输性能的前提下,将材料的最佳zT值控制在600K以内。