针对高纯度、高产率纳米金属粉体的制备及催化应用问题，本文以金属Fe为研究对象，在改进冷却方式和粉体捕集方式的基础上，采用正交实验方案，系统研究了氢电弧等离子体法制备纳米铁颗粒过程中工艺参数H2、Ar压力、电流、风机转速等对纳米粉体产率及微观结构的影响，对纳米铁粉的制备机理做了一些探讨。利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及透射电镜(TEM)等分析手段对该方法所制备的样品进行了的表征，研究了纳米铁粉的粒径、形貌及表面特性等特征。随后对所制备的纳米铁颗粒进行了分散实验，针对纳米颗粒容易产生团聚的现象分析了团聚体产生和消除的机理。分别以十二烷基硫酸钠(SDS)和油酸为表面活性剂，通过改变超声时间和表面活性剂浓度确立了纳米铁颗粒在乙醇中的最佳分散状态，探讨了纳米铁粉的分散机理。最后将分散好的纳米铁颗粒用于已配制好的三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳以及它们的混合溶液的脱氯实验。用气相色谱法和银量法对脱氯效果进行检测，分别对几种溶液的低浓度和高浓度，原溶液和反应液进行了讨论，探讨了纳米铁粉的脱氯机理。实验结果表明：　　 (1)实验设备采用循环水冷却和循环等离子体工作气体的改进方法可以制备出纳米粉体，并且大大降低了制备成本，这为纳米粉体的产业化提供了实验基础。　　 (2)纳米铁粉的制备参数中，电流对产率影响最大，其次是氩气压力，再次是风机转速，最后是氢气压力。纳米铁粉的产率随氢气百分含量或电流的增大而增加，但都有一个极值；纳米铁粉的产率随气体总压或风机转速的增大而单调增加。当电流为500A，气体总压为0.03MPa，电压为32V，氢气含量为50％，风机转速为2400r/min时，纳米铁粉产率可高达6.2g/min，其平均粒径为50nm。　　 (3)纳米铁粉的生成机制主要通过四种机理来解释：气体中的蒸发、核生成、氢的作用、核长大。　　 (4)实验中制备的纳米Fe粒子的平均粒径在50nm左右。粒子大多呈球形，表面光滑，粒子大小均匀，连接成链状。但是有些大颗粒粒径达到微米级，这主要是团聚所致。实验中制备的纳米铁颗粒为层状结构，由内到外依次是Fe-Fe3O4-Fe2O3；Fe3O4和Fe2O3的含量很低，但起到了对纳米粒子的保护作用。　　 (5)对所制得的纳米铁粉在乙醇中的分散选用阴离子表面活性剂比较合适。油酸对于纳米铁粉在乙醇中的的分散效果始终优于十二烷基硫酸钠。纳米铁粉在乙醇中的优化分散工艺参数为：油酸加入量3wt％，超声时间30min。表面活性剂对纳米铁粉的分散机理可由DLVO理论和空间位阻理论来解释。在优化的工艺条件下，解决了纳米颗粒的团聚问题，可以得到高分散的纳米铁粉。　　 (6)纳米铁粉对氯代烃有明显的脱氯作用。氯代程度高的氯代烃比氯代程度低的氯代烃降解速率快；相同氯代程度的烷烃和烯烃，烷烃的脱氯速度快。这可以由电化学理论来解释。　　 (7)利用纳米铁粉降解氯代烃的时间一般低于10小时，远远小于微米级铁粉的降解时间。　　 (8)纳米铁对氯代烃的反应符合一级反应动力学方程。　　 (9)在纳米铁粉对氯代烃的还原性脱氯过程中，纳米铁是主要的还原剂，起到电子源的作用，氯代烃起到氧化剂的作用，是电子受体。该反应是由传质速率控制的动力学过程。氯代有机物是被吸附在纳米铁的表面进行反应的。　　 (10)在混合溶液中各组分在争夺电子时对其他组分的脱氯都产生一定的抑制作用，表现为此时各组分的半衰期均比其单独存在时的半衰期长。在两种混合溶液中，CT对PCE的影响比TCE对PCE的影响要大。