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本论文内容由三部分组成:(1)能源水合物高压装置搭建;(2)几种量子功能材料研制;(3)纳米钛酸钡相变研究。主要研究包括: (1)设计并搭建一套能源水合物高压合成与在位表征装置。该装置由真空、充气、增压、温度控制、生成、表征和数据采集七个模块组成。此装置可实现100MPa、-196-300℃以内的水合物合成实验，同时结合在位拉曼表征等手段可开展有关水合物结构、热力学、动力学、空穴占有率的研究，还可模拟其成藏和开采的实验。 (2)利用固态反应烧结方法制备四种量子功能材料，并对它们物性进行研究。(Ⅰ)LiCdP的晶体结构和GaAs类似，通过Li过量引入载流子调控和Mn2+替代Cd2+引入自旋，使Li1+y(Cd1-xMnx)P成为铁磁半导体(-0.1＜y＜0.2，0.025≤x≤0.1)，该体系最高居里温度(Tc)可达45K，矫顽力小于100Oe说明是软磁材料，饱和磁矩可达1.0μB/Mn，最大有效磁矩为4.45μB/Mn，Li1.1(Cd0.9Mn0.1)P的NMR数据表明铁磁性是本征的，且源于Mn替代Cd所致Mn原子均匀分布于样品中;(Ⅱ)LaZnAsO的晶结构和近期广为研究的铁基超导体LaFeAs(O1-xFx)类似。通过Sr2+替代La3+引入载流子，Mn2+替代Zn2+引入自旋使得(La1-y，Sry)(Zn1-x，Mnx)AsO在0.03≤y≤0.1，0.05≤x≤0.20时出现铁磁性，矫顽力大于2T说明是硬磁材料，该体系最高Tc为30K，Tc以下出现负磁阻效应;(Ⅲ)LaZnSbO的晶结构和近期广为研究的铁基超导体LaFeAs(O1-xFx)类似。通过Ca2+替代La3+引入p型载流子，Mn2+替代Zn2+引入自旋，(La1-y，Cay)(Zn1-x，Mnx)SbO在0.05≤y≤0.1，0.05≤x≤0.15时出现铁磁性，材料矫顽力大于2T说明是硬磁材料，最高Tc为40K，Hall效应结果表明该体系载流子类型为p型、浓度为1020cm-3，在铁磁转变温度以下发现反常霍尔效应;(Ⅳ)通过Li取代Fe2As中FeⅡ发现:随Li含量增加，(Fe2-xLix)As体系反铁磁转变温度减小，晶格参数变大，FeⅡ原子间距增大。当x＜0.2时为Fe2As相，0.2＜x＜0.9时为LiFeAs和Fe2As的两相混合结构，0.9＜x＜1.0时为LiFeAs单相。 (3)同步辐射高分辨数据表明5nm钛酸钡常温常压为正交和四方混相结构;高压拉曼结果表明随着压力增加有两个相变:在7.5GPa由正交和四方混相结构转变到四方相;在17.3GPa附近由四方相转变为立方相，该相变通过高压阻抗谱实验得到验证。5nmBTO在-123-177℃温区的相边界更加弥散并且多相共存。不同粒径BTO变温同步辐射XRD结果表明:随样品尺寸减小四方相向为立方相转变温度和正交相向四方相转变温度都升高。