铁氧体纳米材料由于其独特的性质备受关注,在磁热疗、吸波材料、磁存储等领域得到了广泛的应用。其中,尖晶石型铁氧体的磁学性质与阳离子占位密切相关。纳米尺寸下,阳离子占位会随着尺寸的减小而表现出与块体材料不同的占位倾向。这为磁性调控和优化提供了思路,同时导致磁性发生变化的诱因也变得复杂。因此,研究小尺寸铁氧体纳米材料的尺寸、阳离子占位、磁性之间的构效关系为理解磁性起源机制和拓展应用具有重要的意义。基于此,本论文开展了如下几方面的工作:1.反尖晶石结构铁氧体纳米材料的尺寸对阳离子占位及磁性的影响。以反尖晶石结构的CoFe2O4为例,通过热分解法制备了10 nm以下、尺寸可控的单畴CoFe2O4纳米颗粒。饱和磁化强度随尺寸的增大而增大,但矫顽力表现出了反常的尺寸依赖性,随着样品尺寸的增大,矫顽力减小。穆斯堡尔谱结果显示,尺寸增大会使Co2+向四面体位转移,降低了CoFe2O4的磁晶各向异性。此外,我们发现通过延长反应时间可以在CoFe2O4纳米颗粒中析出fcc或hcp相的Co单质,进一步提高其磁性。这一工作为建立尺寸、阳离子分布以及二次相的析出与磁性之间的关系提供了一条新的途径。2.混尖晶石结构铁氧体纳米材料的阳离子占位对磁性的影响。以离子磁矩为零的Mg2+掺杂Fe3O4为例,使用热分解法制备了MgxFe3-xO4（0≤x≤0.4）纳米颗粒。通过研究纳米颗粒中Fe2+、Fe3+占位以及净磁矩的变化情况,揭示了阳离子占位与样品磁性之间的关系。随着Mg2+浓度的增加,尺寸无明显变化,饱和磁化强度呈现出先减后增的趋势。穆斯堡尔谱结果表明,在纳米尺寸下Mg2+、Fe2+和Fe3+的占位变化导致了净磁矩的改变,与其饱和磁化强度的变化趋势相同。结果证明了尖晶石铁氧体中可以通过掺杂元素的方式改变阳离子占位进而调节纳米颗粒的磁学性质。3.离子磁矩为零的Zn2+掺杂对反尖晶石铁氧体结构中阳离子占位的调控及其磁性研究。我们用更倾向于占据四面体位的Zn2+掺杂,使得铁氧体纳米颗粒中的阳离子分布从CoFe2O4的反型向Zn Fe2O4的正型分布转变。结果显示,样品的饱和磁化强度随着Zn2+掺杂浓度的提高逐渐减小。这是由于非磁性的Zn2+取代导致A-O-B相互作用的减弱以及净磁矩的减小。结果进一步证明了纳米尖晶石铁氧体的磁性取决于阳离子占位和氧离子之间的超交换相互作用。4.Cd2+掺杂对铁氧体磁性的影响。基于以上研究,我们用非磁性Cd2+离子掺杂Fe3O4纳米颗粒,验证尺寸和阳离子占位对于尖晶石纳米颗粒磁性的影响。结果表明,非磁性的Cd2+离子降低了纳米颗粒的磁性,所制备一系列纳米颗粒的磁性变化与净磁矩、尺寸大小的变化趋势相一致。