Fe₃C在磁性、医学、电化学等诸多领域表现出极高的应用潜质。研究表明,体材料Fe₃C的理论饱和磁化强度（Ms）值可达150 emu g-1,作为氧还原反应（ORR）催化剂可表现出极高的反应活性。但由于Fe₃C的特殊结构导致了较为苛刻的合成条件,因此有必要探索一种灵活简便的方法制备Fe₃C,并扩展其应用。我们在前人对于Fe₃C的理论和实验研究的基础上,基于溶胶凝胶法设计了一系列的金属有机前驱体,通过高温碳热还原过程,成功的合成了Fe₃C、Mn掺杂的Fe₃C((Fe_1-xMn_x)₃C)、Ni掺杂的Fe₃C((Fe_1-xNi_x)₃C)及富N的Fe₃C（Fe₃C/C-N_x）磁性纳米材料。论文的主要内容如下:1.系统的探索了一条制备Fe₃C磁性纳米材料的路径,确定了最佳合成条件。测试结果表明,制备的Fe₃C纳米材料为石墨碳包覆的球型核壳结构,表现出软磁性质,并且材料的粒径大小和磁性性质会因焙烧温度、升温速率的增加而改变。2.为了研究过渡金属掺杂对Fe₃C产生的影响,我们分别制备了(Fe_1-xMn_x)₃C和(Fe_1-xNi_x)₃C)磁性纳米材料。确定了Mn的最大掺入量为20%,Ni的最大掺入量为10%,同时确定了最佳合成条件。测试结果表明,Fe₃C的结构不会因Mn、Ni的掺入而产生改变,但成核温度、形貌和磁性性质会受到一定的影响。3.对所制备的Fe₃C、(Fe_1-xMn_x)₃C和(Fe_1-xNi_x)₃C磁性纳米材料的结构与磁性性质做了认真比较。认为Fe₃C晶胞中的的部分Fe原子会被Mn或Ni原子所取代,而Mn、Fe、Ni之间的原子直径和磁矩均存在差异,是导致Fe₃C的晶胞参数、形貌和磁性性质出现变化的主要原因。4.最后,制备了一系列的Fe₃C/C-N_x磁性纳米材料并在碱性溶液中用作ORR催化剂,其中,Fe₃C/C-N750的ORR催化活性与商业Pt/C催化剂接近,而稳定性及抗甲醇特性优于商业Pt/C催化剂,这些优点使得Fe₃C/C-N750材料成为替代商业Pt/C催化剂的可能。此外,Fe₃C和(Fe_1-xNi_x)₃C磁性纳米材料还被用于亚甲基蓝（MB）吸附,发现它们均能实现对水溶液中MB的快速吸附与分离,在污水处理领域有潜在的应用价值。