利用热电材料将废热能量转换成电能，实现能源高效利用，对解决能源危机具有重要意义。高性能热电材料不但要求其具有高的热电品质因子ZT，同时由于受材料热稳定性等因素限制，热电材料有着不同的适用工作温区。根据工作温区一般可将热电材料划分为低温热电材料，代表性的有Bi₂Te₃，它可在200?C以下实现有效的热电转换，最大ZT值可达1.2到1.5；高温(>900 K)热电材料，典型代表有SiGe合金材料，其ZT值对于p型和n型材料分别可达1和1.5；大多数废热源一般处于中温(约500–900K)区，因此中温热电材料具有广泛的用途。目前，实用的中温热电材料还不多，代表性的有PbTe，其n型和p型材料ZT值分别可达1.3和2.2，但由于该材料含有高浓度重金属Pb，因此在实际应用中会带来一定的环境污染问题。In₄Se₃是一种潜在的环境友好中温热电材料，其单晶沿bc平面ZT值可达1.5，但ab平面ZT值却只有0.5，由于单晶生长相对困难，且成本较高，因此，限制了该类材料的实际应用。许多材料学家尝试利用掺杂改性实现In₄Se₃粉末热电性能的提升，目前最好水平只达到ZT值约0.93，离实际应用还有一定差距。

　　在国家自然科学基金重点和面上项目的支持下，澳门赌场福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室吴立明课题组在对In₄Se₃体系掺杂的理论研究工作及结构化学分析的基础上，发现了In₄Se₃晶体结构中具有4个独立对称性的In原子，而不同金属原子对这些In原子的取代特性并不同相同。计算表明，Pb原子可以取代In₄位点，并能有效提高该类材料的载流子浓度，而Sn原子则具有优先取代In₂位点的特性。在此分析基础上，该研究组创新性地提出了利用多种原子分别取代不同In原子位点的热电材料共掺杂方案，以期对In₄Se₃体系的热电性能实现综合改性。实验工作表明，通过Pb/Sn共掺方案能有效改善该材料热电性能，使得掺杂后In₄Se₃体系热电ZT值提升到1.4，从而有望进入实用阶段。由于材料中只含Pb约1%，与传统中温热电材料PbTe相比较，大大降低了重金属Pb的环境污染问题。

　　该工作相关研究成果发表在国际期刊《先进材料》（Advanced Materials）杂志(2013，ASAP, DOI：10.1002/adma.201302038)上。如何进一步保持高热电性能，同时又完全替代Pb金属的研究工作正在进行中。

　　福建物构所高性能环境友好中温热电材料研究获新进展