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过渡金属氧化物(TMO)体相的电子态的异质性(非均匀性)产生了各种各样的物理现象，但其纳米体系表现出均匀性，这些可通过纳米晶的表征来获得。低维镧系化合物是一类优良的稀土掺杂主体，研究掺于其中的Eu3+离子发光具有重要的基础和应用意义。本论文详细研究了化学方法制备的几种TMO纳米材料和稀土Eu3+离子掺杂低维镧系化合物的形貌、结构和物性。
利用光谱技术对不同尺寸的Fe3O4、γ-Fe2O3和α-Fe2O3纳米晶内电子跃迁进行了系统研究。不同铁氧化物中均存在三种类型电子跃迁：配体-金属电荷转移、强磁耦合的Fe3+晶场跃迁和成对激发。在飞秒瞬态吸收光谱中不仅观察到不同电子态之间的弛豫动态学差异，而且还观察到纳米晶中部分电子随时间延迟由局域态向离域态转变的现象，从而引起该体系中量子尺寸效应和小尺寸效应的共存。
化学共沉淀法制出6-7nm直径的Fe3O4超顺磁纳米晶，利用TEOS水解将其表面包覆一层厚度可调的SiO2薄层，进而依次键合上氨基或羧基官能团，可用于生物分离和磁共振增强。磁性能研究表明：非磁性SiO2包覆层不仅能完全抑制磁性颗粒间的磁偶极相互作用，还大大改善了芯颗粒的时间稳定性。
氧化钨体系的变色机制仍有待弄清，本研究制备的WO3-TiO2复合水溶胶在紫外光照射下，TiO2团簇与WO3团簇间的电荷转移大大增强了变色效率，除了在777nm左右(尺寸效应)处出现一个由部分离域的W5+离子d-d跃迁引起的本征吸收外，还新发现在640nm处出现了一个源于WOCl3中间物种的非本征带。而且尺寸减小会改善复合系统的变色和漂白过程。
钠钴氧的超导相引起关注，本文采用溶液路线结合烧结的新方法成功合成出多晶NaxCoO2，与常规固相反应相比，成相时间(40min)大大缩短。喇曼光谱中五种模式全都活化，且部分E2g模式发生劈裂；在1074cm-1处出现一个强度随尺寸减小而逐渐增强的双声子散射峰。电、磁特性研究表明：多晶NaxCoO2粉体总体上位于‘居里-外斯’金属区，而样品x=0.55处于电荷有序化绝缘体向‘居里-外斯’金属转变的过渡区中。
利用SEM和XRD研究水热以及后热处理条件对Eu3+离子掺杂的LaPO4的形貌和晶体结构影响。为了比较，还将Eu3+离子分别掺入到单斜LaPO4和钙钛矿LaAlO3纳米颗粒中。不同形貌LaPO4中Eu3+离子具有不同的5D0-7F2与5D0-7F1跃迁强度比。单斜LaPO4和钙钛矿LaAlO3纳米体系中最佳Eu3+离子掺杂浓度分别为5.0和3.5mol％，在适当的紫外光照射下，后者发出比前者更强的红光。差异在于它们的旋轨耦合不同。