随着社会的进步和科技的发展,人们对能源的需求日益增加。由于化石类能源的日益枯竭以及在使用过程中会产生大量有害气体等原因无法满足可持续发展的要求,寻求一种有效应对能源危机的方法已经迫在眉睫。绿色的水分解能源氢能以及高效的能源存储系统如离子电池被认为是一种切实可行的解决方案,基于此,需找一种对水分解反应有较强的催化活性以及高效的能源储存材料成为目前的研究热点。二硫化钼(MoS2)是一种典型的二维过渡金属硫化物,因其特殊的结构和性质在诸如光学、催化、传感器和能量存储与转换等领域都具有广泛的用途和潜在的应用价值。本文从形貌、组成入手对材料进行可控设计,合成了一系列MoS2/C复合材料并对其能量存储、催化析氢以及调Q激光等方面的性质进行了讨论。主要研究内容如下:1.利用一种自刻蚀模板法,经过后续的高温退火,合成了MoS2/C中空微球复合结构。这种结构以中空碳微球作为基底大大提高了材料的导电性。中空以及超薄的结构能够提供更多的空间,有效缓解充放电过程中产生的体积效应,缩短离子的传输路径,同时为离子传输提供更丰富的通道。此外由于氢氟酸的加入使得在水热过程中原位完成了对SiO2蚀刻,无需对SK)2进行后处理从而缩短了反应步骤。以该材料制备的锂离子电池在200 mA g-1电流密度下循环100圈后仍然具有924 mAh g-1的可逆比容量,即使在1 A g-1的大电流密度下循环充放电300个周期容量仍然保持在576 mAh g-1,展现出较好的循环稳定性和倍率性能。2.使用一种新颖的软模板法,采用独特的高压水热体系再结合高温退火过程,制备得到了具有交替插层结构的超薄中空纳米球(m-C/MoS2)。氮掺杂的单分子层碳插入到MoS2层之间使MoS2层间距得到显著扩张,同时实现了单分子层碳与MoS2原子界面的最大化接触。此外,中空结构不仅增加了电极与电解液的接触面积,而且在离子嵌入和脱出过程中能够起到缓冲作用以保证电极结构完整性,而扩张的层间距有效提高了离子的扩散动力,缩短了离子的传输路径。基于此,将所制备的复合材料作为锂离子负极材料进行测试时,在1000 mA g-1的电流密度下循环220个周期其比容量仍然具有～900 mAh g-1。当作为钠离子电池负极材料进行测试时,在200 mA g-1的电流密度下循环150圈比容量仍然保持在401 mAh g-1,同时在2000 mA g-1的电流密度下循环600圈比容量稳定在262 mAh g-1,展现出高的可逆容量以及突出的循环稳定性和倍率性能。3.通过一个简单的化学插层法结合后续的高温退火过程成功制备了具有高比表面积的MoS2和单分子层碳交替插层的超薄多孔中空纳米管状超结构(MoS2/m-C)。这种独特的结构实现了 MoS2层和氮掺杂的单分子层碳原子级别的交替插入,使相邻MoS2层间距由0.62 nm扩展到0.96 nm,结合本身的中空多孔结构,促进了离子在电极间的快速扩散,实现了电子在界面处的高效转移,为离子的储存提供了更丰富空间的同时,有效缓解充放电过程中的体积效应。基于此制备的电极进行锂离子电池性能测试时,在1 A g-1的电流密度下循环350个周期,比容量依然保持在951 mAh g-1,作为钠离子负极材料进行测试时,在500 mA g-1的电流密度下循环500个周期,仍然具有350 mAh g-1的可逆容量,展现出卓越的电化学性能。4.通过高压溶剂热的方法制备得到了氧化还原石墨烯负载的MoS2和单分子层碳交替插层的纳米花复合结构(RGO@MoS2/C)。由于碳分子层的插入使得相邻MoS2层间距由0.62 nm扩展到0.96 nm,同时使颗粒内部导电性得到显著提高。此外,石墨烯的引入提高了 MoS2/C颗粒间的导电性能,在两者共同作用下使得电子能在材料中快速的进行传输和转移,垂直于石墨烯表面均匀生长的MoS2由于其本身的扩层和超薄结构因而暴露了更多边缘活性位点。经过测试,这种复合材料具有较小的析氢过电位,较低的塔菲尔斜率,在电流密度10 mA cm-1时所对应的过电位仅为162 mV,塔菲尔斜率也只有54 mV dec-1,表现出优异的析氢催化活性和稳定性。5.将交替插层的MoS2/C可饱和吸收镜作为调Q器件应用于半导体泵浦的2μm Tm:BYF和2.8 μm Er:YSGG激光器上,成功实现了稳定的调Q运转。在2和2.8μm下分别得到了 1.3和0.17W的输出功率,脉宽分别为206和138 ns,重复频率分别为53和148 KHz,同时在2μm波段下实现了较高的光光转化效率和斜效率分别为32.5%和33.8%。结果表明MoS2/C可饱和吸收体作为激光器的调Q器件具有潜在的应用价值。