纳米结构材料具有独特的小尺寸效应、表界面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应和介电限域效应,这一系列效应使得纳米材料具有优异的物理化学性质,在各个领域都得到了广泛研究。尤其,在电化学能源材料领域,由于纳米结构电极材料呈现出优异的电化学性能,纳米结构电极材料的设计合成及其性能研究受到了广泛关注。但是,纳米结构电极材料仍然存在稳定性差、电化学反应机制不明确等难题。精心设计和可控构筑纳米结构电极材料及其复合改性是提高其性能与探索构效关系的关键。本论文选取钼基化合物纳米结构材料作为研究对象,设计和构筑了C/MoO_2+δ、氧空位MoO₃、富晶界MoP@C以及不同晶相的Mo₂C/C纳米材料,系统研究了合成条件对构筑这些纳米结构材料的影响规律,探索了储锂性能、电催化性能及其相应的电化学反应机制。主要研究内容和结果如下:（1）采用水热-静电纺丝-热处理法,制备了新型C/MoO_2+δ三维网络互连自支撑纳米结构电极:粒径为10 nm的超细MoO_2+δ纳米晶均匀镶嵌于直径为200 nm的导电碳纤维基体中。自支撑电极无需使用粘结剂、导电剂和集流体,提高了电池的能量密度,简化了制备工序,降低了电池制造成本。所构筑的三维网络互连自支撑C/MoO_2+δ电极展现出了优异的可逆比容量以及良好的倍率性能。在2 A g^-（16）的大电流密度下,500次充放电循环后,比容量依然可以保持在453.2 mAh g^-（16）。所构筑的高性能自支撑C/MoO_2+δ薄膜电极材料有望为下一代先进电化学储能器件提供一种新的选择。（2）采用微波溶剂热-N₂等离子刻蚀法,快速合成了氧空位含量可控的MoO₃纳米带。由于MoO₃导电性较低,不适合直接用作电极材料,通过N₂等离子刻蚀可以迅速可控地在MoO₃中引入不同含量的氧空位,既提升了材料的电子导电性,同时也增加了材料中的储锂活性位点,不同含量氧空位的MoO₃表现出了不同的电化学储锂性能。N₂等离子刻蚀3 min的MoO₃在100 mA g^-（16）的电流密度下循环120圈后比容量仍可保持在1088 mAh g^-（16）,接近MoO₃的理论比容量。本研究工作提供了一种高效、快速制备氧空位可控的MoO₃纳米带的方法。同时,MoO₃纳米带可以抽滤成膜,可扩展应用到柔性电化学储能器件中。（3）选取含单一Mo/P源的MoO₂?PO₃OH?H₂O,采用静电纺丝-热处理法,成功构筑了结构新颖的富晶界MoP@C分级纳米纤维材料:MoP纳米晶紧密互连成一维纳米纤维,颗粒表面包覆有一层约2 nm的超薄碳膜,形成了丰富的晶界以及多孔结构;纳米纤维之间互相穿插构成了三维导电网络结构。研究发现,相比于无规则MoP/C（I-MoP/C）、MoP颗粒以及纯活性碳纤维,富晶界的MoP@C电极材料在1 M KOH和0.5 M H₂SO₄的电解质溶液中均表现出了优异的电催化析氢性能。富晶界的MoP@C纳米纤维具有突出电催化性能的原因主要得益于以下几点:包覆在MoP纳米晶表面的碳层互相连接形成三维导电网络,可为电子提供快速传输路径。分级结构中的孔结构有利于电解液与催化剂充分浸润接触,有助于反应分子和产物分子的快速迁移。MoP纳米晶紧密互连形成分级结构的一维纳米纤维,由此产生了丰富的晶界和晶体缺陷,缺陷处原子密度降低从而具有较高的配位数,可提供更多的催化活性位点。（4）不同晶相的材料具有不同的电催化析氢活性,Mo₂C的催化析氢性能与其晶相的依赖关系研究较少。若阐明其晶相控制与电催化析氢的构效关系,将为进一步设计与提升Mo₂C的催化析氢活性提供有益的帮助。本论文采用静电纺丝-热处理法,制备了超细Mo₂C纳米颗粒均匀镶嵌于多孔碳纤维基底上的复合材料,Mo₂C的晶相、含量以及颗粒尺寸等可通过改变烧结气氛、前驱体中钼源含量和热处理温度进行调控。不同晶相的Mo₂C/C在不同的电解液中表现出不同的催化活性。六方相碳化钼/碳（H-Mo₂C/C）的复合材料表现出了优异的电催化析氢性能。多孔碳纤维基底可以有效防止Mo₂C纳米颗粒的团聚,同时也能够提升材料的电子导电性和比表面积,从而提供更多的反应位点,提升电催化析氢反应活性。