两百多年来,化石能源极大地推进了社会的发展,但其过度开采和使用也不可避免地对人类赖以生存的绿水青山造成了破坏,引起了严峻的环境问题。与此同时,化石能源不可再生,终有一天也将面临枯竭,因此,开发可再生清洁能源,调整化石能源为主的能源结构是解决时下能源环境问题的当务之急。太阳能取用不竭,满足可持续发展又无害无污染、安全可靠,已经成为新能源结构的重要组成部分,各类光伏光热器件也因此应运而生。染料敏化太阳能电池（DSSCs）效率高、原材料丰富、组装工艺简单,其研究一度是光伏领域的热点。传统的DSSCs中,二氧化钛纳米晶（Ti O2）和光敏染料都十分廉价,电池的整体成本主要在于昂贵的铂（Pt）对电极（CE）。此外,Pt虽然性能优异,但是在含碘电解液中易被腐蚀,限制了电池的稳定性。故此,开发稳定的低成本无Pt对电极对DSSCs的大规模生产和未来商业化应用极其重要。过渡金属化合物成本低、原料广、结构易调控且电化学性能优异,在CE上的应用受到了广泛的研究。同时,石墨烯、碳纳米管等碳材料的修饰也被证明可以有效改善复合物的催化性能、电学特性以及稳定性。本论文即以此为出发点,以Cu O/Co3O4,Co-NC等钴化合物的结构设计为核心,结合石墨烯对其进行修饰改性,探索低成本高效CE的合成,并研究结构优化在提升CE性能以及循环稳定性中的作用。以下为论文具体研究内容:（一）利用简单的水热过程,辅以元素掺杂来优化过渡金属氧化物异质结的微观结构,成功将Co3O4实心微球转化为核壳结构的Cu O/Co3O4微球,并用高导电的氧化石墨烯对其进行封装,制备出了具有界面结构的Cu O/Co3O4@GO异质结材料。结果表明,核壳异质微球和周围GO所形成的界面结构有效增大了复合材料的比表面积(86.7m~2·g-1),从而为I3-/I-电对提供了更多的吸附位点,加速了其氧化还原过程,同时GO的封装进一步增加了材料的导电性和稳定性,最终得到了8.34%的能量转换效率,在效率和稳定性上都对Pt实现了超越,为改善低成本无Pt对电极的性能提供了一条有效的途径。（二）利用简单的“播种”策略,将超薄纳米碳层包覆的普鲁士蓝衍生物原位锚定在还原石墨烯上,合成了双重碳材料限域的Co-NC@r GO复合材料,其组装的CE不仅具备优异的能量转换效率（最高PCE=8.82%）,还在电解液中表现出了极强的稳定性。进一步研究表明,r GO有效的分散了钴纳米颗粒,从而增加了复合材料的比表面积,为I3-离子的还原提供了更多的活性位点。同时,复合材料外层的纳米碳和r GO构筑的“电桥”成功的优化了电子传输路径,大大增强了对电极的导电性。除此之外,双重碳材料的均匀包覆有效地缓冲了富钴活性中心与电解液的直接接触,从而大大提升了样品的稳定性。实验在拓展普鲁士蓝衍生物应用的同时也为高效率、强稳定性CE材料的设计提供了思路。