将电能通过有效手段转变为各种化学能,并将其储存起来在当今社会具有重要意义。现如今,各式清洁能源到电能的转化、储存以及释放是绿色能源开发的重要组成部分。绿色能源的研究和使用将会改善社会能源结构,从而促进社会发展。然而,随着社会的不断发展,各式能源的存储要求也在不断提高,燃料电池前驱体的氢气制备需要更为高效的催化剂,而锂/钠离子电池则要求具有更好的循环性能、更高的能量密度、更强的功率密度。因此,研究者通过合成多种新材料,来满足各种需求。通过调查发现,过渡金属通过有目的的设计能够满足以上的要求,因此过渡金属复合物被广泛地研究及应用在生活之中。由于钴基化合物具有良好的性能,不少研究人员都在对此进行研究,然而其研究产物的性能都不是很突出,其主要原因在于材料的结构设计不够突出。所以需要通过对材料的结构进行设计,并提高材料导电性等影响因素来提高材料电化学性能。本论文以钴基为实验基础,控制合成了三种钴基化合物和碳材料的复合材料,并研究了其电化学性能。第一种,通过将四硫代钨酸铵和硝酸钴分散在氧化石墨烯的溶液中,通过水热的方式得到rGO/CoWSx复合物。第二种,通过合成ZIF-67这种常用的金属有机框架作为模板,引入多巴胺形成ZIF-67@PDA的空心结构前驱体,使用硫脲作为硫源进行硫化得到Co9S8@C复合物。第三种,通过使用第二合成的前驱体,使用次磷酸钠将材料进行磷化得到CoP@C复合物。针对合成的三种材料进行相关的性能测试,并使用TEM、XRD、SEM、XPS等表征手段来寻找最合适的实验条件以得到需要的材料。其具体的内容如下:1.石墨烯负载CoWSx做为电化学析氢材料。通过控制合成温度,合成比例等一些条件因素,制备出石墨烯上负载着CoWSx纳米颗粒的结构,通过比较其催化性能强弱来选择合适的参数,表征最合适参数下的物质。发现加入的硫代钨酸铵和硝酸钴的比例为1:1生长出来的纳米颗粒性能最好,通过测试其电析氢曲线,其析氢电位为-71mV,并且具有很低的塔菲尔斜率为55mV dec-1。rGO/CoWSx经过恒压析氢和重复线扫两种测试方式,发现材料具有很好的循环稳定性。2.通过ZIF-67合成Co9S8包碳复合物作为锂离子电池的负极材料。通过采用多巴胺包覆引入碳源保证材料的结构稳定性,通过控制包覆的浓度及两步硫化的方式合成产物,并且研究其做为锂离子负极材料的性能。这种材料具有很好的导电性和结构,并且在0.5Ag-1电流下进行充放电测试,循环200圈之后的容量还能够保持760mAh g-1,在2Ag-1的电流进行充放电测试,其容量还能够保持290mAh g-1。3.通过ZIF-67合成CoP包碳复合物作为钠离子电池的负极材料。使用多巴胺包覆引入碳源保证材料的结构稳定性,通过两步磷化的方式合成产物,并且研究其做为钠离子负极材料的性能。这类材料做为钠离子负极材料具有很好的循环性能,在0.5Ag-1大倍率的电流下进行充放电,循环超过700圈还能够保持200mAh g-1的可逆容量,并且在2Ag-1的电流下进行充放电测试,其容量还能够保持 130mAhg-1。