目前商业化的锂离子电池负极材料石墨,由于其比容量较低,已不能满足对下一代高容量锂离子电池负极材料的需求,所以开发高容量、循环寿命长、倍率性能优异的电极材料已成为新一代锂离子电池领域的研究热点。本论文以开发性能优异的电极材料为目的,制备了多种钼基纳米复合材料(四种不同形貌的二氧化钼与石墨烯复合材料、两种不同形貌的钼酸铬与石墨烯复合材料),并对其微观形貌、电化学性能进行了表征。具体内容主要为以下两个部分:(1)以四水合钼酸铵和石墨烯为原料,在乙炔气氛下通过简单的一步热解法制备得到了竖立的碳包覆二氧化钼纳米片/石墨烯复合材料。通过改变热解气氛和钼源等反应条件制备得到其它三种不同形貌的二氧化钼与石墨烯纳米复合材料:平躺的二氧化钼纳米片/石墨烯、二氧化钼纳米棒/石墨烯、二氧化钼纳米颗粒/石墨烯。本论文重点研究了这些材料不同的形貌结构和电化学性能,其中竖立的碳包覆二氧化钼纳米片/石墨烯复合材料展现了独特的三维多孔多级结构和最优的电化学性能。在小电流100 m A g-1(0.1 C)下进行100圈充放电,可逆比容量可达752 m Ah g-1,与首圈充电比容量相比(758 m Ah g-1),容量保持率为99.2%。经计算,每圈的容量衰竭率仅为0.008%。在1 C、5 C、10 C(1 C=1000 m A g-1)的大电流密度下,200圈循环后可逆比容量分别达586 m Ah g-1、502 m Ah g-1、374 m Ah g-1。竖立的碳包覆二氧化钼纳米片/石墨烯复合材料展现了优异的电化学性能,可能的原因可以归结为其特殊的三维多孔多级结构产生的协同效应。通过与石墨烯复合和碳包覆,能提高材料电导率,改善机械强度和结构稳定性,极大程度上缓冲了其在充放电循环中的体积效应。此外,竖立的二氧化钼纳米片和石墨烯间的多孔空间对循环产生的巨大体积膨胀也有一定的缓解作用。同时,竖立的二氧化钼纳米片能够更有效地预防石墨烯片层间因重新堆垛为石墨片而失去石墨烯负载与薄层结构相关的各项优异性能。综上所述,竖立的碳包覆二氧化钼纳米片/石墨烯复合材料具有稳定的三维多孔网络结构,可以引入更多的开放空间,加速锂离子和电子的扩散,有利于电解液的浸入,从而使其作为电极材料时具备更为出色的电化学储锂性能。(2)以四水合钼酸铵和氯化铬为原料,调节溶液p H值至1左右,通过简单的一步水热法制备得到钼酸铬纳米棒与石墨烯复合材料。此外,还探究了不同反应条件(反应温度、反应时间、原料浓度等)对产物的影响,发现改变原料氯化铬的加入量,可以制备不同形貌的片状钼酸铬与石墨烯复合材料。研究探讨了这两种形貌的复合材料的微观结构和电化学性能,其中钼酸铬纳米棒与石墨烯复合材料展现了最优的电化学性能。作为电极材料在小电流100 m A g-1(0.1 C)下进行50次充放电,循环后可逆比容量仍高达988 m Ah g-1,优于片状钼酸铬与石墨烯复合材料(721 m Ah g-1)、棒状钼酸铬单体(482 m Ah g-1)和片状钼酸铬单体(243 m Ah g-1)。钼酸铬纳米棒与石墨烯复合材料展现了优异的电化学性能,可能的原因可以归结为以下方面:与尺寸较大且厚度较厚的片状钼酸铬相比,钼酸铬纳米棒较小的尺寸有利于缩短锂离子的扩散距离;石墨烯作为优秀的导电基体使活性材料之间有良好的接触,可以降低材料的阻抗,提高材料的结构稳定性;复合材料展现大的比表面积,能够为锂离子嵌入和脱出提供更多的活性位点;石墨烯还能有效地缓冲电极材料在循环过程中的体积膨胀,因此钼酸铬纳米棒与石墨烯复合材料展现了高的比容量和好的循环性能,是一种很有潜力的锂离子电池负极材料。