研究表明,氢对多种氧化物材料的电学、磁学、光学等性能都能起到显著的改性作用,如在氧化锌、二氧化钛、铁电陶瓷等材料中。原子氢对氧化物材料的改性作用近年来引起了越来越多的研究关注。但是目前国内外在原子氢化铁氧体材料的改性作用、机理解释和应用等方面尚缺乏较为系统的研究。本文以典型铁氧体材料为研究对象,包括尖晶石结构的ZnFe2O4、(NiCuZn) Fe2O4铁氧体和六方结构的a-Fe2O3、Co2Z铁氧体,系统地研究了原子氢对铁氧体材料侵入、存在以及扩散的行为机理和原子氢化铁氧体材料的改性规律,并探讨了原子氢化改性铁氧体材料的应用前景。具体归纳如下：1)研究了原子氢对铁氧体材料的侵入机理。侵入机制在于电化学阴极过程产生的原子氢扩散至铁氧体材料表面吸附、溶解进入铁氧体中并对其性能造成影响。铁氧体氢化过程中的氢含量及电导率变化曲线符合指数函数关系,原子氢在铁氧体材料中的侵入是由温度、电流密度、电解质状态、样品表面状态等一系列动力学参数所控制的可控过程。计算结果表明,原子氢在铁氧体表面的吸附是一种化学吸附作用,其吸附激活能为823kJ/mol。2)探讨了原子氢侵入铁氧体材料后的存在形式。原子氢在铁氧体材料中的存在情况是复杂的,包括有间隙氢、负氢离子、正氢离子同时存在。X射线衍射结果也发现了原子氢与铁成键的情况,证明了FeHHx的存在；氢化作用使得铁氧体的结晶性劣化：氢化铁氧体晶格常数的变化和晶型有关,氢化会使尖晶石结构ZnFe204的晶格常数减小,而六方的a-Fe203和平面六角结构的Co2Z铁氧体氢化过程中的晶格常数呈先增大后减小的规律。X射线光电子能谱结果表明,原子氢化的铁氧体材料中生成了Fe2+,最表面的Fe2+含量最高达到了34%。利用同步辐射x射线吸收精细谱研究了元素局域结构,结果表明阳离子与氧的配位数减小,说明氢化作用形成了一定的氧空位。红外图谱及光电子能谱结果表明铁氧体在原子氢化过程中可能还形成了羟基。3)研究了原子氢侵入铁氧体后的扩散行为。原子氢在铁氧体材料中会进一步在化学势作用下向深度方向扩散,对铁氧体中各个元素的含量及化学状态造成影响。俄歇电子能谱结果表明,氢化铁氧体是在扩散作用下的非均相材料,其中氧元素在氢化作用下具有很高的扩散系数,达到5×10-8m2/s。氢化铁氧体显示出严重的氧缺失情况,是具有高浓度氧空位缺陷的化合物,计算得到的氢化锌铁氧体的平均化学式为：Zn2+(Fe0.542+Fe1.463+)O3.222-2H1.08-H0.06+,是正、负氢离子的共存体系及一种新型的氧氢化物材料。4)研究了原子氢化铁氧体的性能变化规律。原子氢的侵入对铁氧体材料的电导率产生了巨大的影响,在常温短时间内氢化铁氧体材料的电导率有10个数量级的提升,其电导率最高达到24 S/m,接近金属电导率的水平。原子氢的侵入还改变了铁氧体材料的光学性质,氢化铁氧体材料对可见光波段的吸收能力显著增强,表明其禁带宽度发生窄化,其中40分钟氢化ZnFe2O4和a-Fe2O3的禁带宽度分别下降到1.33 eV和0.96 eV。原子氢化改变了铁氧体材料的磁性能,能将其饱和磁感应强度增大120倍,在ZnFe2O4铁氧体氢化过程中还发现了顺磁-亚铁磁转变的现象。通过对比氢化前后铁氧体材料的光催化性能,发现氢化作用能将铁氧体材料的光催化降解有机物能力大幅度地提升,降解的表观速率最高提升了8.6倍。氢化铁氧体材料在多种有机物上都保持了良好的催化降解能力,并且具有良好的稳定性。通过以上对原子氢在铁氧体材料的行为影响研究,得到了系统的原子氢侵入、存在、扩散的规律和机理,并且得到了氢化铁氧体材料的电学、磁学、光学和光催化性能的变化规律。本文为原子氢在其他氧化物材料中的行为规律研究提供了实验和理论参考,为进一步的氢化材料开发研究提供帮助。