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本论文首先设计并合成了几种形貌不同的磁性纳米材料，并对其磁学性能进行了研究，另外合成了几种磁性微/纳米杂化功能材料，并将其用于环境有机污染物和废水溶液处理，药物传输，催化和锂离子电池等方面。主要包括以下几个部分:
1.利用简单有效的水热方法合成了几种形貌不同的四氧化三铁纳米材料:
(a)我们报道了用一种简单的水热方法合成四氧化三铁的三角棱柱结构。通过表征发现，所有的三角棱柱结构均具有很光滑的平面及侧棱。通过对比实验发现，由于乙二醇与丙二胺的极性差异，其二者的体积比可能在决定四氧化三铁的形貌中起到决定性的作用，通过调节二者的体积比，可以精确地对产物的形貌进行控制。室温磁滞回线表明所得产物均呈现亚铁磁性。
(b)我们第一次在微波辅助条件下，用离子液体调节合成了菱形十二面体形状的四氧化三铁。该反应可以在90°C条件下15分钟之内完成。适量的离子液体对合成纯的菱形结构起到关键性作用。另外，六亚甲基四胺与苯酚的摩尔比值也对四氧化三铁纳米结构形成起到至关重要的作用。磁性研究表明菱形结构的居里温度在120°C左右，室温饱和磁化值为86emug-1。
2.我们首先将石墨烯与四氧化三铁复合，将其作为锂电池阳极材料制备锂电池，并研究其性能，其次我们通过一种特殊的方式将贵金属选择性的生长在此复合物中的四氧化三铁上面，并检测了其在催化反应中的活性及效率:
(a)我们用一种简单的原位水热方法制备了三维等级结构的Fe3O4/石墨烯(GNSs)复合物。研究表明，花状四氧化三铁均有效负载在石墨烯基质上，复合物Fe3O4/GNSs-1(复合物中Fe3O4占60wt％)在锂电池中表现出稳定的放电容量，在施加电压0.001-3.0V范围内循环50圈后，其放电容量仍保持在605mAhg-1，与对比材料Fe3O4/GNSs-2（复合物中Fe3O4占23wt％）和单纯的四氧化三铁相比，Fe3O4/GNSs-1优异的电池性能得以充分体现。另外，在载药性能研究中，Fe3O4/GNSs-1负载罗丹明B的能力随着初始罗丹明B浓度的增加成直线上升趋势，最高吸附容量达3.18mgmg-1。所制备的复合物优异的载药能力及良好的电化学性能主要归根于复合物中四氧化三铁能被有效负载到石墨烯基质上，从而使复合物拥有比较大的比表面积以及其良好的导电性能。
(b)我们报道了用一种简易的制备方法，选择性地将粒径为3-5nm的贵金属如Au，Pt，Pd沉积在Fe3O4/石墨烯表面。赖氨酸因为含有氨基和羧基，在形成这种复合物时起到了桥梁作用。对形成的复合物进行了详尽的表征，结果显示大部分贵金属均分散在Fe3O4/石墨烯中的Fe3O4表面。我们以合成的复合物作为催化剂，在过量NaBH4存在条件下催化4-硝基苯酚为模型反应，研究了这种新复合物的催化性质，研究发现基于PtPd的复合物在催化中具有最高催化活性和稳定性。这种凝胶合成方法所取得的进展有可能使设计制备新型功能材料变为现实。
3.合成了具有分级等级结构的磁性微球以及复合物纳米结构并考察了其在处理有机污染物方面的应用。
(a)我们用水热煅烧的方法制备了一种结构新颖的花状Fe3O4微球结构，产物显示典型的超顺磁性，其吸附面积可达70.28m2g-1，能够在处理水方面有很好的应用。以刚果红溶液为例，我们发现制备的产物在5分钟内就能吸收大部分的刚果红溶液，经吸收光谱图计算，1g四氧化三铁产物能吸附大约40mg的刚果红，比以前文献报道数据要好很多。且负载刚果红的产物能在300°C条件下煅烧5个小时后除去刚果红，煅烧之后的产物仍具有很好的吸附刚果红溶液的能力。
(b)我们报道了用一种简单的方法制备三维花状Fe3O4/KxMnO2核壳结构，通过扫描及透射电镜表征得到这种复合结构的尺寸约为420nm，其壳是由5nm厚的KxMnO2片组装而成。并调查了系列实验参数如反应时间，反应温度和高锰酸钾的浓度变化对合成实验产物的影响。这种核壳复合物呈现出很高的吸附罗丹明B(98％)和甲基蓝(94％)的能力。另外，这种新型吸附剂的吸收行为符合Langmuir和Freundlich等温线模型和准二级动力学模型。所有研究结果表明这种核壳复合物是一种有效的去除染料污染的新型吸附剂，因此为燃料净化方面提供了一个很好的平台。
(c)我们用一种简单有效的方法制备了磁性分级复合物，其核由SiO2包覆的Fe3O4组成，壳由裸露{001}面的TiO2纳米片经过组装而成的分级结构组成，最外层由尺寸约为3nm的Pt纳米粒子分散于TiO2上所组成。由此所组成的这种复合物结构微球显示了三维的等级结构，其比表面积可达202.42m2g-1。磁性研究发现其结构显示超顺磁性，并且能够快速的与反应溶液进行磁分离。该复合物在光催化罗丹明B实验中表现出了很高的催化活性，其原因可能是得益于TiO2表面裸露的活性{001}面，并且Pt纳米粒子与TiO2接触也有利于电子转移。另外，经过多次循环实验，该复合物依然表现良好的稳定性。