本发明公开了一种碲化铋基复合热电材料，所述碲化铋基复合热电材料包括在未掺杂的Bi0.5Sb1.5Te3材料内掺入PbTiO3材料，且为Pb取代Sb位点并生成TiO2粒子的Bi0.5Sb1.5Te3基复合热电材料。本申请通过在SPS过程中原位反应生成了TiO2粒子，打破了常规的复合手段，TiO2粒子和PbTiO3@TiO2微结构的存在对热导率的降低效果十分显著；同时原位反应使得Pb元素取代了Sb位点，增大了载流子浓度，显著提升了复合热电材料的电性能。且碲化铋基复合热电材料(x mol％PbTiO3+Bi0.5Sb1.5Te3)对复合比例x进行优选控制，使x≤1.5，进一步确保了碲化铋基复合热电材料的热电性能。以x＝0.5为例，0.5mol％PbTiO3+Bi0.5Sb1.5Te3复合热电材料在333K下的功率因子PF为4134μWm‑1K‑2，热电优值ZT为1.44，相比于同温度下的单相Bi0.5Sb1.5Te3分别提升了38％和48％。