金属氧化物如ZnO和ZnFe2O4等,金属硫化物如CuS等由于其独特的物理和化学性能,使其在光催化、光电化学及锂离子电池等领域都有广泛的应用。石墨烯作为一种拥有特殊的二维结构的碳材料,由于其突出的热稳定性、良好的导电性、结构的灵活性、超高的比表面积及其在纳米科学和技术上的广泛应用性,常被用作为基底来负载其他活泼纳米材料。本论文对不同金属氧化物和硫化物及其纳米复合材料的制备及其性能研究展开了工作,着重研究了材料的制备方法和过程,以及所制备材料的光催化性能、光电化学性能及其作为锂离子电池负极材料时的电化学性能。本论文主要研究以下几个方面的内容：1.超声法制备CuS/rGO纳米复合材料及其光催化性能研究本章中,我们首先利用超声法制备出CuS纳米颗粒覆盖的还原氧化石墨烯纳米片。通过XRD和电镜观察结果表明,粒径为10-20nm左右的CuS纳米颗粒均匀地分散在rGO纳米片上。紫外-可见光谱表明CuS/rGO纳米复合材料显示出了强而宽的光吸收能力。CuS/rGO纳米复合材料的光催化性能的表征通过检测亚甲基蓝在可见光下的降解能力来实现。光催化实验结果表明,与单纯的CuS纳米颗粒相比,CuS/rGO复合材料显示出了明显优越的性能,这主要是由于其良好的光吸收能力和染料吸附能力及由于rGO的引入而带来的有效的电荷转移。2.多孔ZnO空心球的制备及其光电化学性能研究我们采用C微球模板法制备了多孔ZnO空心球,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对其微观结构进行了分析。由分析可知,所制备的ZnO产物样品显示出了明显的空心球结构,且其球径大小在2-4um左右。ZnO空心球壳层的厚度大概为100nm左右,并且是由许多粒径在30-50nm的小纳米颗粒堆积而成的。我们研究了产物的光学性质,其结果表明所制备的ZnO空心球显示了较小的带隙,并且在434nm处呈现出较强的紫外发射。另外,该ZnO在可见光范围内表现出了强而稳定的光电流效应。材料在可见光下展现出良好的光电性能可能要归结于其较小的带隙。3.ZnFe2O4-graphene纳米复合材料的制备及其锂电性能研究’本章节中,我们以无水FeCl3、Zn(Ac)2·2H2O及无水NaAc为原料,无水乙二醇为溶剂,通过一步溶剂热法合成了ZnFe2O4-graphene纳米复合材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对其微观结构进行了分析,并通过循环伏安法、恒电流充放电及交流阻抗等测试对材料的电化学性能进行了研究。研究结果表明,材料为直径在100nm左右的ZnFe2O4纳米球均匀地负载在石墨烯纳米片上,且其作为电池负极材料表现出了比较好的锂电性能。材料首次放电容量可达到1400mAh g-1,且在电流密度为100mAg-1下循环50次后,其容量还可以保持在704.2mAh g-1,而纯的ZnFe2O4只有121.7 mAh g-1,远远低于复合材料。即使在800mAg-1高电流密度下循环,ZnFe2O4-graphene纳米复合材料的容量也能保持在271.8mAh g-1,比纯ZnFe2O4的容量(26.6mAh g-1)高的多。材料所表现出的较好的电化学性能的主要可能是由石墨烯的良好的导电性及ZnFe2O4与石墨烯之间的相互协同作用导致的。