随着人类社会的发展,大量不可再生化石能源的燃烧,导致了严重的环境问题和能源枯竭问题。因此,为了解决上述两个问题,我们需要开发可再生的清洁能源并发展相应的储能设施。然而,基于目前社会的发展,化石燃料还将继续作为我们不可缺少的能源,因此在发展相应的储能设备的同时,发展高效的CO₂捕获技术是非常重要的。电池作为一种便携式的储能设备在我们的生活中应用的非常广泛,但是现阶段被广泛应用的锂离子电池由于正极材料有限的理论比容量,已无法瞒足电动汽车等对高容量储能设备的需求。锂硫电池具有极高的理论比容量和理论比能量、活性物质硫来源广泛,无毒无害,有望成为下一代高性能的储能设备。此外,基于目前人类社会的发展需求,化石能源还将继续作为我们社会发展中必不可少的能量来源,因此发展一种有效的方法可以大规模的捕获CO₂是非常有必要的。MOFs材料由于具备大的比表面积,功能性的官能团在CO₂捕获方面被广泛研究,但是MOFs材料通常合成比较耗时耗能,因此高效的合成对CO₂具有高吸附量的MOFs用于CO₂的吸附具有非常重要的意义。本文主要围绕着这两个方面进行研究:一方面,锂硫电池虽然非常具有商业化前景,但也存在着一些关键性问题,如何有效的抑制多硫化物的穿梭效应成为当前的研究热点;另一方面,金属有机框架材料（MOFs）由于具备大的比表面积、多功能性的有机配体、良好的CO₂吸附性能等众多的优点,被认为是非常有前途的CO₂吸附剂,但是通常的水热合成方法非常的耗时耗能,对于大规模的合成非常的不利。因此探索合适的合成方法,高效的合成一个高吸附性的CO₂吸附剂非常重要。本文的主要研究内容如下:1、通过水热法等过程合成了多孔中空结构的金属镍广泛分布的二氧化硅纳米球,并结合石墨烯修饰于商业化隔膜,制备了一个多功能性的隔膜,有效的抑制了多硫化锂的穿梭效应,提高了锂硫电池的循环性能。并且通过实验研究和理论计算证实了功能性隔膜的作用机理。应用了功能性隔膜修饰的电池表现出优秀的电化学性能,在电流密度分别为335和1675 m A g^-1、分别循环100和300圈后,电池依旧保持高的比容量922和772 m Ah g^-1。这归因于石墨烯绝佳的导电性、二氧化硅和镍对多硫化物强的锚定作用、广泛分布的镍纳米催化位点有效催化多硫化物间的转化以及介孔结构易于电解液的渗透与保留有利于锂离子的扩散。2、通过微波辐射的合成方法,不仅极大的缩短了制备时间,而且成功制备了一种对CO₂具有高吸附量的MOFs。因于构成MOFs的有机配体中含有大量的N原子,因此通过碳与氮原子的强相互作用来捕获二氧化碳。该MOFs表现出高的CO₂吸附能力(89 mg g^-1,298 K,1bar和53 mg g^-1,298 K,0.15bar)和高的吸附选择性、可逆的CO₂吸附-解吸循环、以及优异的潮湿稳定性。