能源供应是现代社会可持续发展的一个关键问题。特别是在人口持续增长、化石燃料枯竭和气候变化影响加剧的情况下,开发新的清洁和可持续资源至关重要。在追求能源安全的过程中,能源转换和储存技术对于加快大规模开采这些能源至关重要。电化学可充电电池(锂离子电池（LIBs）和电催化过程（例如,氧气释放反应（OER）、氢气释放反应（HER））已经获得了越来越多的研究。过渡金属化合物由于其可调的化学计量组成、独特的晶体结构和丰富的氧化还原位点,以及相对于过渡金属氧化物较高的电导率,因而作为储能和转换的潜在电极材料受到越来越多的研究兴趣。然而,较低的比表面积和反应性以及较低的电子/离子传输速率限制了过渡金属化合物在能量装置中的实际应用。因此,本文通过设计具有特殊结构的材料,同时将其与导电物质复合形成异质结构等方式来提高物质的反应活性和电子/离子迁移速率,从而提高其电化学性能。主要内容如下:一、CoS/NC@MoS₂空心球的合成及电化学性能研究。首先在室温下合成ZIF-67空心球,随后进行原位碳化、硫化后得到CoS/NC空心球,最后将其作为模板通过水热法制备CoS/NC@MoS₂空心球。把该材料作为HER电催化剂和锂离子电池负极材料时均表现出杰出的电化学性能:当电流密度为10 mA cm^-2时过电位仅为77 mV,并且塔菲尔斜率为67 mV dec^-1,以及稳定性高达20小时（0.5 M H₂SO₄中）;在1A g^-1的电流密度下,循环400次后其放电比容量仍达802.4 mAh g^-1。优异的电化学性能主要是由于MoS₂和CoS/NC之间的良好耦合界面充分利用了单个MoS₂和CoS/NC的固有特性,在两相之间产生了较强的电子传递和更多的活性位点。二、用于电化学水分解的结晶性良好的CoB/FeB复合材料。采用简单的化学还原法得到无定型的CoB/FeB复合材料,之后将其与硼氢化钠研磨混合均匀后在H₂/Ar混合气中煅烧得到结晶性良好的CoB/FeB复合材料。复合物中铁与钴的含量不同,其性能也会有所不一样,当二者的含量比接近1:1时电化学性能最佳。以Co-Fe-B为主要研究对象,在10 mA cm^-2的电流密度下,其过电位分别为109 mV（HER）和280mV（OER）,塔菲尔斜率分别为86.7 mV dec^-1（HER）和65.4 mV dec^-1（OER）。三、花状Co₃S₄/C纳米片的制备及储锂性能的研究。通过一锅煮溶剂热与热解相结合的方法制备出花状Co₃S₄/C纳米片。在该方法中,通过控制硫源的种类、加入浓氨水的体积、反应时间和反应温度,得到纳米片组成的花状结构。在最后进行热解,一方面是为了将配体碳化,另一方面是为了提高材料的结晶性。这种独特结构的材料表现出良好的循环性能,电流密度增加至400 mA g^?1时,循环300次后,容量依然稳定在1200.7 mAh g^-1。实验表明,含碳的材料电化学性能得到显著改善,这归因于碳的存在增强了材料的导电性和稳定性。