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碳包覆金属纳米粒子作为一种新型的功能复合材料,不仅可以保护内部金属粒子不发生物理和化学变化,还可以赋予材料新的性能,使其在催化、能量转换和存储、生物医学以及摩擦材料等领域有广泛的应用前景。因此,碳包覆金属纳米粒子的制备及其应用研究引起了广泛的关注。本文采用磁控溅射方法通过调控沉积温度使碳原子通过原位自组装过程生长成石墨壳从而获得碳包覆金属纳米粒子薄膜;研究了碳包覆金属纳米粒子的氧还原反应催化性能及催化机理;并探究了碳包覆金属纳米粒子的摩擦性能。在探索碳包覆金属纳米粒子的可控合成及氧还原反应催化性能优化方面,先调节Ar和N2气体流量比制得N含量不同的氮掺杂碳薄膜（CN）,随后调节Cu靶的溅射电流制备不同Cu含量的CuCN薄膜,然后对所制备薄膜催化剂进行氧还原反应催化性能表征并筛选和优化出获得高催化性能的制备工艺。最后调节沉积温度发现控制沉积温度可以实现碳包覆金属纳米粒子的可控合成,在沉积温度为650?C时形成了典型的少层N掺杂洋葱碳包覆Cu纳米粒子结构;而沉积温度增加到750?C时,N掺杂洋葱碳壳厚度增加。通过线性扫描伏安法测试发现沉积温度为650?C时CuCN-650?C催化剂具有最佳的氧还原催化活性,表现出接近商业Pt/C催化剂的开启电势、半波电势和电子转移数,以及优于商业Pt/C催化剂的稳定性及耐甲醇性。结合X射线光电子能谱及密度泛函理论计算,CuCN-650?C催化剂具有最高的吡啶N含量,且内部的Cu纳米粒子能转移电子给外部的N掺杂洋葱碳壳,增强氧还原过程中对O2的吸附能。CuCN-650?C催化剂氧还原催化性能的提高主要是由于其高的吡啶N含量,增强的导电性及被包覆的Cu纳米粒子与N掺杂洋葱碳壳的协同效应。而Cu纳米粒子与N掺杂洋葱碳壳的协同效应会受到N掺杂石墨壳的厚度的限制。在成功制备N掺杂洋葱碳包覆Cu纳米粒子结构的基础上,我们优化溅射过程中的沉积参数制备了Ag@C、Cu@C和Co@C三种核壳结构薄膜。三种薄膜均具有洋葱碳包覆金属纳米粒子结构,且展现出了较低的摩擦系数和优异的摩擦性能。结合磨痕表面的Raman图谱可知,磨痕处生成了晶化程度更高的石墨摩擦膜。在摩擦过程中,由于薄膜中特殊的碳包覆金属纳米粒子与摩擦表面的不充分接触,以及生成的石墨摩擦膜的低剪切应力,有效的减少了表面的磨损情况。此外,三种碳包覆金属纳米粒子薄膜在油介质环境下也都展现出了优异的摩擦性能。