围绕铁基化合物多级结构的合成和应用展开研究，探索微纳米功能材料的可控合成制备，为应对全球性的环境污染和能源短缺问题提供一种可能的解决途径。在合成方面，使用温和低成本且环境友好的制备方法，探索铁基化合物微纳米材料的规模化宏量制备。在应用方面，探索铁基化合物微纳米材料在水处理和锂离子电池等重要领域的应用前景。为解决铁基化合物微纳米材料在环境和能源领域中的应用难题并最终实现其工业化生产提供了一定的理论和实验基础。具体研究内容如下：使用一步水热法，不添加任何模板剂、表面活性剂和有机溶剂，制备得到了空心海胆状的α FeOOH三维多级结构。研究了其形貌结构的生长演进过程，提出了一种自内而外的非晶熟化机理。以α FeOOH多级结构作为吸附剂除去污水中的重金属离子Cr(VI)，对其吸附动力学、平衡以及热力学进行了系统地研究和模型拟合，提出一种自发的基于静电引力和离子交换的物理化学吸附机理。使用丙三醇辅助的低温水热法制备得到由亚微米菱面体组装而成的FeCO3三维多级结构。研究了其结构生长过程和形貌演进机理，分析了暴露面对于形貌和结构的影响。以FeCO3多级结构为电极材料，锂片做对电极和参比电极，对其电化学性能进行了研究：使用循环伏安法（CV）分析了充放电机理；通过在不同电流倍率下充放电测试了FeCO3电极材料的可逆容量、循环能力和倍率性能；使用电化学阻抗测试（EIS）探索了FeCO3电池具有优异的电化学性能的可能原因。使用温和的水热反应或溶剂热反应，合成制备了具有空心结构的氧化铁产物或前驱体，包括Fe3O4空心球、α Fe2O3空心纳米管以及铁醇盐核壳微球，通过X射线粉末衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对其成分、形貌、尺寸和结构进行了详细的表征分析。