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碳化铁具有高的饱和磁化强度,良好的机械性能,高的化学稳定性,耐腐蚀性和优异的生物相容性,因此其在磁性领域、催化领域和生物医学方面都具有优异的表现,近些年来引起了研究人员的广泛关注。我们利用溶胶-凝胶法制备了Fe3C磁性材料及稀土Nd或Dy掺杂的Fe3C材料,研究了其合成条件、结构性能及磁性性质;制备和研究了具有交换耦合作用的Fe3C/CoFe2O4纳米磁体;合成和研究了形貌为立方体状的Fe5C2磁性材料;并且探索了这些材料的应用。论文的具体内容如下:1.利用基于三聚氰胺的溶胶-凝胶法制备了前驱体,前驱体通过在惰性气氛下焙烧合成了Fe3C与碳纳米管（CNTs）的复合磁性材料。首先,通过调整焙烧温度确定了材料的合成条件;其次,利用透射电镜表征了材料的形貌;最后利用振动样品磁强计测试了样品的磁性性质。结果表明,所制备的Fe3C纳米粒子被封装在碳纳米管中,且Fe3C纳米粒子外有一层碳壳。合成的Fe3C/CNTs复合磁性材料呈现出软磁性质,且随着合成温度的升高,产物的饱和磁化强度呈现规律性的变化。2.通过溶胶-凝胶法合成了两种稀土金属元素Nd及Dy掺杂的Fe3C磁性材料。通过改变稀土离子的掺杂浓度,探究了这两种稀土金属元素对Fe3C的结构,形貌及磁性性质的影响。结果表明,Nd及Dy的掺入对Fe3C的晶体结构影响不大,但是Dy元素的掺入对材料的形貌产生了影响。另外,对于磁性来说,Nd的掺杂使材料的饱和磁化强度减小,而Dy的掺杂使材料的饱和磁化强度增加。3.通过简单的两步法制备了具有交换耦合作用的Fe3C/CoFe2O4纳米复合材料。这种两步法包括乙二胺碳化Fe3O4制备Fe3C纳米粒子和共沉淀法制备Fe3C/CoFe2O4纳米复合材料。通过X射线粉末衍射仪和透射电镜研究了纳米复合材料的结构和形貌,同时也研究了复合材料的磁性性质。结果表明,CoFe2O4紧紧包裹在Fe3C纳米粒子表面。磁性测试数据显示,制备的纳米复合材料具有交换耦合作用;当CoFe2O4含量为1 mmol时,Fe3C/CoFe2O4纳米复合材料的交换耦合作用达到了最大。4.采用乙二胺碳化法制备了立方体状的碳化铁材料,并对其结构,形貌和磁性性质进行了研究。通过改变焙烧温度可以得到Fe5C2和Fe3C。所制备的材料都具有规则的立方体形貌并且被薄的碳壳保护。磁性的测试结果表明,所制备的Fe5C2和Fe3C材料均表现出良好的软磁性质,都拥有较高的饱和磁化强度值。5.最后进行了电催化性能应用的探索,测试了立方体状碳化铁材料的电解水产氢的性能及稳定性。结果显示,合成的Fe5C2-Fe3C@NC催化剂显示出了有效的HER催化活性。不仅如此,Fe5C2-Fe3C@NC催化剂也呈现出良好的循环稳定性和较低的Tafel斜率。这项工作提供了开发高效的贵金属催化剂替代品的新思路。