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我国能源结构的显著特点是“富煤、少气、贫油”，煤炭资源相对丰富，石油资源相对缺乏，供应严重依赖进口，而全球石油的开采总量已经跨过峰值并且将持续走低。在这种形势下，发展费-托合成技术不仅可以有效缓解石油短缺，还为煤的清洁高效利用提供了可能。近年来，MFe2O4(M=Sc～Zn)在催化领域得到了广泛应用，在费-托合成领域也得到了越来越多的关注。对于催化剂来说，表面结构对催化剂活性、选择性具有重要影响。研究MFe2O4(M=Sc～Zn)的表面结构有助于我们理解表面反应机理，为合成高效催化剂提供指导依据。然而在理论计算领域，对MFe2O4(M=Sc～Zn)的研究集中于磁性、电子性质等物理性质，对其表面结构的研究甚少。 本文首先利用原子层沉积技术(ALD)合成了ZnFe2O4纳米颗粒。基于密度泛函理论和原子热力学的方法，我们计算了ZnFe2O4的结构、磁性和电子性质，研究了ZnFe2O4低指数面和部分高指数面的表面结构及各终结面的稳定性与化学势的关系，并且结合Wulff construction模拟了实验条件下ZnFe2O4的微晶形貌。ALD合成的ZnFe2O4纳米颗粒尺寸为30-70nm。HRTEM表明，ZnFe2O4纳米颗粒暴露了(100)、(110)、(111)和(311)面。计算结果表明，ZnFe2O4是具有正尖晶石结构的半导体，且具有反铁磁性。在ZnFe2O4可以稳定存在的化学势范围内，不同终结面具有不同的稳定区间。实验条件下的Wulff模型暴露的表面与实验中观察到的一致，都暴露出了(100)、(110)、(111)和(311)面，且(311)面的暴露比例最大。表面能的计算结果表明，通过控制一定的实验条件即可得到不同的表面，为实验提供了理论指导。 然后我们计算了MFe2O4(M=Sc～Cu)的结构、磁性、电子性质及(111)面各终结面的稳定性。结构研究表明，MFe2O4(M=Sc～Cu)中MnFe2O4的正尖晶石结构最稳定，其余均为反尖晶石结构最稳定。磁序研究表明，四面体位与八面体位磁矩方向倾向于反向平行，且MFe2O4(M=Sc～Zn)中M离子的磁矩大小随原子序数的增加呈“火山型”趋势。电子性质计算表明，MFe2O4(M=Sc～Cu)均为半导体，其禁带宽度与实验值基本一致。表面稳定性研究表明，在可以稳定存在的化学势区域内，具有反尖晶石结构的MFe2O4(M=Sc、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu)(111)面有两种终结面可以稳定存在，即A和B终结面，且随M原子序数的增加，A终结面的稳定区域不断扩大，B终结面的稳定区域逐渐减小，直至消失。根据B终结面的结构可以发现，金属原子M与O原子之间的排斥作用对表面稳定性具有一定影响。金属原子M的电负性越大，其与O原子之间的排斥作用越大，终结面的表面能就越高，稳定性越弱。MnFe2O4具有正尖晶石结构，其(111)面在许可范围内存在三种终结面。在富锰贫氧条件下，Mn2终结面最稳定，MnFe2O4倾向于形成Mn2终结面。O化学势增加时易形成O1终结面。贫锰富氧环境中易形成O2终结面。