Zn、Fe、Co氧化物由于具有丰富的价态和价电子构型,因而被广泛应用于能源存储、传感器以及催化等领域。基于此优点,本文首先以MOFs为模板、采用水热法和后续的煅烧过程合成了多种Zn、Fe、Co氧化物及其复合物,并研究了其超级电容器性能和光催化性能。在H₂PO₄^-控制下合成了一系列不同形貌的α-Fe₂O₃纳米结构,探究了形貌的形成机理及其电化学和CO催化氧化性能。制备了不同形貌的α-Fe₂O₃/rGO复合物,并考察了不同形貌对于复合物电化学和光催化性能的影响,具体研究内容如下:1.金属有机骨架（MOFs）驱动合成Zn、Fe、Co金属氧化物及其性能的研究。以MOFs为模板、通过两步煅烧过程制备了不同金属氧化物:ZnO、Co₃O₄、ZnO/Co₃O₄和Co₃O₄/NiO。表征发现煅烧后的氧化物可以保持前驱体原有的形貌,并且具有多孔的外壳和空心的内核。同时对这些金属氧化物进行了性质研究,ZnO作为气敏传感器,对乙醇表现出较高的响应值和较好的选择性,这源于n-型半导体性质的ZnO材料具有较高的载流子迁移率,利于信号的快速响应。Co₃O₄表现出了优异的CO催化氧化性能,当煅烧温度升高时,其比表面积下降,导致活性位点减少,从而降低了产物的催化活性。作为超级电容器电极材料,复合物ZnO/Co₃O₄表现出了较高的比容量:电流密度为0.5 A g^-1时,其比容量为455 F g^-1。同时其表现出了较好的光催化性能,表明ZnO和Co₃O₄之间的p-n结使得材料具有快速的电子-空穴分离效率。另外,在Co₃O₄/NiO电化学性能研究中发现,在电流密度5 A g^-1时,比容量高达435 F g^-1,并且经过2000次循环,依旧可以保持86.3%的比容量。说明NiO的引入提高了电极材料整体的比容量,同时核壳的设计有利于材料结构的维持和循环稳定性的提高。2.H₂PO₄^-控制合成不同形貌的α-Fe₂O₃及其电化学和CO催化氧化性能研究。采用一步水热法,通过控制体系中H₂PO₄^-的和反应时间,依次制备了纺锤体状、管状、片状及圆环状的α-Fe₂O₃纳米结构;通过研究发现,主导α-Fe₂O₃形貌演变的关键性因素是体系中H₂PO₄^-在α-Fe₂O₃特定晶面上的特异性吸附,（001）晶面独特的双配位构型的表面羟基是导致产物形貌发生衍变最重要的因素,产物的最终形貌主要取决于H₂PO₄^-离子对于（001）晶面的生长控制。电化学测试结果表明,片状的样品由于具有较大的比表面积和开放孔结构而表现出了最大的比容量和倍率性能以及理想的循环稳定性。在CO催化氧化性能测试中,其催化能力依次为:管状<片状<环状<纺锤状,催化性能的差异性主要归因于不同暴露晶面上的铁原子密度不同。3.不同形貌α-Fe₂O₃/rGO复合物的制备及其电化学和光催化性能研究。使用原位合成以及化学吸附法制备了不同形貌的α-Fe₂O₃/rGO复合物。通过表征发现,α-Fe₂O₃在rGO片层上分散均匀、紧密连接。通过对比电化学性能发现,片状的α-Fe₂O₃/rGO复合物表现出优异的电化学性能:最高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。当电流密度为1 A g^-1时,比电容高达970 F g^-1,在5 A g^-1的电流密度下历经2000个循环,比容量保持率为75%,这主要是由于α-Fe₂O₃与rGO纳米片的协同作用,且石墨烯的高导电性为电子的传输提供了快速通道。另外,光催化性能的测试结果表明,纺锤状α-Fe₂O₃/rGO复合物的光催化性能最优,这与特定晶面的暴露有关,同时rGO的引入增加了材料的比表面积、加快了光生电子的转移并提高了光生电子-空穴的分离效率,从而表现出了优异的光催化活性。