过渡金属元素具有可变氧化值,相应化合物是氧化还原反应和电催化领域的主要材料,通过形貌、微结构、表面极性和氧化值调控,优化材料法拉第活性以及对特定氧化还原反应的界面催化活性是提高电化学储能器件应用性能的可行途径。本论文主要开展过渡金属化合物的设计合成及表面极性、氧化值和结构稳定性调控,构建高效、多功能催化电极-氧化还原电解质体系,探讨了过渡金属催化电极在超级电容器和析氧、氧还原体系中的电化学性能。本论文的研究内容主要包括以下几个方面:（1）以空白镍泡沫作为集流体和催化电极材料,研究了其在碱性Fe（CN）₆^3-/4-氧化还原电解质体系中的电容性能,1.5*1.5cm的镍泡沫在0.5 mmol Fe（CN）₆^3-/4--2M KOH中10 mA电流密度下电容为1975 mF,对镍泡沫或对电解液氧化还原电对浓度放大处理,其电容均线性上升,在Fe（CN）₆^3-/4-浓度为2.5 mmol L^-1时,可提供7 000 mF的电容,具有较高实用价值。在稳定性测试中,实验温度从0-60℃均表现出优良的电容性能,10000次充放电电容保持率为72%,材料的自放电在12小时后电压依旧保持到0.44V,同时将Ni泡沫/1.5mmol铁氰化钾与KOH/AC组装成Ni泡沫/铁氰化钾1.5/KOH/AC非对称电容器件,C_Cell在10、15、20、25和30 mA分别为3600、2432、1928、1664和1492 mF,在4.4、6.7、8.9、11.1和13.3 mA cm^-2时面积电容分别为1.60、1.08、0.86、0.74和0.66 F cm^-2的,其值优于大多数金属氧化物和硫化物的HSC,本工作可以为通过有效的电极-电解质相互作用提高电容器件电容性能提供一条新的研究思路。（2）提出了一种通过NH₄F调节的镍前驱体水热水解制备富含F^-离子掺杂镍羟基氧化物（F-NHO）介晶微球的简便方法。该多孔介晶结构和较高F^-阴离子掺杂量的F-NHO具有超亲水表面,同时F^-离子的较高吸引电子能力导致镍元素呈现较高氧化值,作为碱性析氧反应的阳极电催化剂,F-NHO电极可有效提高析氧反应电流密度和较低的过电位。在电流密度为10 mA cm^-2时F-NHO电极（1.51V）的电位明显低于未掺杂的NHN电极（1.57 V）,因此F-NHO电极具有更高催化活性。此外其结构和组分也利于催化稳定性,经过24小时i-t操作后,F-NHO电极上的OER阳极电流缓慢衰减,保持比为91.3%,优于NHN电极（59.3%的维持电流）。这部分工作为提高OER催化效率提供了一条可行途径。（3）以KOH为强脱质子剂,在乙醇溶液中常温合成了ZIF材料,并以钴为中心离子,均苯三甲酸,对苯二甲酸,间苯二甲酸为配体成功合成相应MOF,采用氢氧化钾强制去质子化的方法,MOF的形成几乎不受金属配位能力的影响,对于ZIF系列其产率与对比条件相比较,较钴和镍分别提高了6.3和130倍,并且大量合成了常温难以合成的铜的ZIF。以ZIF-67为例对比其碳化衍生物的性能,在OER,HER,ORR上均表现出优良的催化性能。