氧化铁纳米材料吸引越来越多的研究目光,主要是由于其在广泛且重要的应用。纳米氧化铁的各种性能与氧化铁纳米结构的形貌有着重要的联系。本论文中,选取了两种重要的α-Fe2O3纳米结构作为研究对象。通过水热法合成了不同壁厚的α-Fe2O3单晶纳米环及纳米管,并利用综合物性测量系统对样品的磁学性能进行了研究。同时也对α-Fe2O3纳米环在高性能锂离子电池负极材料上的应用作了系统的研究。本文的主要研究成果如下:(1)我们通过水热法合成了单晶α-Fe2O3纳米环和纳米管。通过高分辨透射电子显微镜和选区电子衍射发现纳米环和纳米管的轴向方向平行于晶体c轴。磁性测量结果表明,单晶纳米环在210K处存在一个一级Morin相变,而单晶纳米管中没有观测这种相变。目前的实验结果表明,Morin相变对纳米结构的形状有很强烈地依赖性。Morin相变对纳米结构形状的依赖性可以通过垂直和平行于晶体的c轴的正与负的表面各向异性常数来解释。(2)我们测量了α-Fe2O3不同纳米结构的从室温到980K之间的磁学性能。首先在高真空(9.5×10-6 Torr)下通过920K之前的磁学性能的测量来确定不同纳米结构的热稳定性。实验结果发现,高温高真空下存在一个α-Fe2O3向Fe3O4的相变过程,而且这个转变过程受纳米结构形状的强烈影响。实验数据表明,这种相变主要发生在晶体(001)表面。由于纳米环和纳米管结构的高的热稳定性,我们可以准确的测量到它们的Néel温度。纳米环与纳米管的Néel温度随纳米环与管的壁厚的减小而下降,符合Néel温度的二维有限尺寸效应。(3)我们通过一种简单的两步法成功制备了α-Fe2O3@C纳米环。与纯α-Fe2O3电极材料相比,α-Fe2O3@C纳米环表现出更高的容量以及更好的充放电倍率性能。更重要的是,α-Fe2O3@C纳米环具有更好的循环性能(在1000 m Ag-1的电流下循环充放电160次后仍保有815 m Ahg-1的容量)。由于α-Fe2O3@C纳米环的独特结构及优异的电化学性能,α-Fe2O3@C纳米环可以作为高性能锂离子电池极有前途的一种负极材料。同时,也可以以这种环状结构作为前驱体合成其它高性能的Fe2O3基锂离子电池负极材料。