尖晶石四氧化三铁（Fe₃O₄）是软铁磁性物质,用不同的金属离子取代Fe₃O₄晶格中的Fe²⁺,可有效地改变它的结构和物理化学性能,以适应不同的应用。本文以Fe（NO₃）₃和Zn（NO₃）₂为原料,分别使用板栗壳CS、土豆渣PR及土豆淀粉PS为碳源,利用一步水热法绿色制备了Zn²⁺取代的Fe₃O₄/C(Zn_xFe_1-xFe₂O₄/C)纳米复合材料,主要研究内容和表征结论如下:1.先以板栗壳为碳源,使用Fe（NO₃）₃为单一铁源,一步水热法制备了Fe₃O₄@C,考察不同因素（反应温度,水热时间及CS用量）对产物性能的影响,探索出制备Fe₃O₄@C纳米复合材料的最佳条件,通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、BET和VSM对材料进行表征。XRD、FT-IR、XPS分析结果显示,本实验在不添加其它任何试剂（如沉淀剂、碱性试剂、还原剂等）的条件下,通过调控板栗壳CS的用量,即可保证适量Fe3+→Fe²⁺的转化,从而保证了Fe3+→Fe₃O₄转化,获得具有良好磁性能的Fe₃O₄@C磁性纳米复合材料。在水热反应过程中,板栗壳CS不仅可以作为碳源,而且还发挥了还原剂和碱性试剂的作用。SEM和TEM结果表明,Fe₃O₄@C纳米复合材料复制了板栗壳的形貌,说明板栗壳在合成过程中充当了模板的作用。BET和VSM结果分析显示,随着板栗壳的加入样品有一定的孔道结构和磁性能,在最佳的水热条件下得到的样品比表面积为51.1 m2?g-1,饱和磁化强度（Ms）值为65.73 emu?g-1。在此基础上以不同的化学计量比,用Zn²⁺取代Fe²⁺制备出一系列的Zn_xFe_1-xFe₂O₄/C（x:0.0?1.0）纳米复合材料。研究了Zn²⁺取代对Fe₃O₄结构及Zn_xFe_1-xFe₂O₄/C样品磁性能及吸附性能的影响。表征结果表明,Zn²⁺的引入使得Fe₃O₄的饱和磁化强度明显下降（65.73→7.30 emu·g-1）,而样品的吸附性能却增强（平衡吸附量qe:8.05→22.40 mg·g-1）,且吸附行为符合二级动力学模型。2.在第一部分的基础上,分别以土豆渣PR和土豆淀粉PS为碳源,分别探索出制备Fe₃O₄/C的最佳条件。探讨了水热温度,水热反应时间以及PR和PS的用量对磁性Fe₃O₄形成的影响。研究结果表明,Fe3+离子在PR或PS表面吸附和富集,并通过PR或PS将Fe3+部分还原为Fe²⁺,有利于Fe3+→Fe₃O₄的转化,同时自身转化为C材料,说明Fe₃O₄和C材料是一步获得的。在水热过程中PR和PS不仅发挥了碳源和还原剂的作用,而且还发挥了碱性试剂作用。在最佳制备Fe₃O₄/C的基础上,用一定量的Zn²⁺对Fe₃O₄中的Fe²⁺进行取代,研究取代后样品的结构以及磁性和吸附性能的变化。对制备的材料经过XRD、FT-IR、XPS、FESEM、EDS、BET以及VSM表征分析。从XRD和XPS表征结果可知:Zn²⁺确实取代了Fe₃O₄中的Fe²⁺,且随着Zn²⁺含量的增加,样品的比表面积增大而饱和磁化强度降低。以PR为碳源的Zn_xFe_1-xFe₂O₄/C样品的比表面积从46增加到83.2 m2?g-1,饱和磁化强度Ms从79.09降低到18.06emu?g-1;以PR为碳源的Zn_xFe_1-xFe₂O₄/C样品的的比表面积从43增加到91m2?g-1,饱和磁化强度Ms从74.79降低到9.998 emu?g-1。此外,还对所得样品进行了吸附实验,结果表明,随着Zn²⁺掺杂量从0→1.0,样品的吸附性能明显增强。