世界经济的现代化给人们的生活带来了极大的便利,而在经济的迅猛发展之下,能源危机与环境污染问题日益严重。因此,寻找环境友好型的清洁能源以及提高能源利用率至关重要。热电转换技术能实现热能和电能的直接转换,提高热电转换效率的关键因素是寻找具有高转换效率的热电材料。四元硫属化合物Cu₂CdSnSe₄具有多样化的成键方式和复杂的晶体结构,是一族组成丰富的p型半导体材料,备受广大研究学者的关注。它是由II-VI族化合物衍生而来,在八电子规则的框架下,用I和III族原子替换II族原子可形成I-III-VI2化合物;将上述三元化合物中的III族原子用II和IV族原子替换后,可以得到常见的、以低能量形式存在的四元闪锌矿结构化合物。由于结构内部很容易产生由阳离子无序引起的缺陷,且四方闪锌矿结构中原子键长的不同造成了晶体结构的高度扭曲,使材料具有本征的低热导率。采用胶体合成法制备的单分散纳米晶对材料的电热输运过程有着很深地影响,一方面可以进一步降低材料的晶格热导率,另一方面可以提高电输运性能。此方法对高性能热电材料的设计具有重要的意义。因此,本文以四元硫属化合物Cu₂CdSnSe₄为研究对象,采用新颖的制备工艺胶体合成法结合放电等离子烧结（SPS）技术,制备单分散的纳米晶颗粒,并实现了非原位Cu₂CdSnSe₄纳米颗粒的复合,有效地改善了材料的电热输运性能,最终优化了其热电性能。本文的主要研究结果如下:1.通过胶体合成法（湿化学法）制备单分散Cu₂CdSnSe₄纳米晶,并结合了放电等离子烧结技术（SPS）,研究了在宽带系半导体材料中引入纳米结构对其热电性能的影响。与传统的固相反应相比,在胶体合成的过程中引入了适当的铜掺杂提高电导率,并点缺陷的引入抑制了晶格热导率的增加。热电优值ZT在745 K时达到了0.62,同传统固相合成的多晶块材相比ZT值提高了73%。这表明湿化学法合成的Cu₂CdSnSe₄纳米材料在中温区热电领域有着重要的研究意义和潜在的应用价值。2.通过胶体合成法用Ag等电子替换Cu制备了硫属化合物Cu2-xAgxCdSnSe4纳米晶。Cu2-xAgxCdSnSe4纳米晶分散均匀,粒径大小分布在30-50 nm之间。在SPS烧结过后的样品晶面和晶界中,可以发现无定型纳米晶。通过高倍TEM图像观察到了在有序闪锌矿结构中嵌入了一些无序闪锌矿结构。此外,相比于母体,Cu2-xAgxCdSnSe4固溶体的Seebeck系数显著提升,同时晶格热导率得到了大幅度地降低。当x=0.3时,热电优值ZT在688 K时可达到0.8。3.胶体合成法制备单分散的Cu₂CdSnSe₄纳米晶异位复合传统固相合成的Cu₂CdSnSe₄多晶样品,结合球磨工艺和放电等离子烧结技术（SPS）。研究发现纳米复合物能极大地提高材料的电导率,同时抑制Seebeck的降低。此外,在固相法合成的Cu₂CdSnSe₄中引入纳米颗粒可以实现全尺度散射声子,极大地降低了材料的晶格热导率。三者的协同作用大幅度提升了材料的热电优值ZT,当复合量为1%时,ZT在760 K时达到了0.5,比母体的热电性能提高了65%。