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过渡金属氧化物在光学、力学、磁学、电学、生物及航空航天等领域具有特殊而新颖的应用。ZnO在室温下禁带宽度为3.37eV，是一种重要的直接宽带隙半导体，在太阳能电池、光催化领域具有较大的应用前景。此外ZnO还具有价格低廉，环境友好，制备方法容易，是一种两性氧化物，容易去除等优点，因此是一种重要的能源材料及模板剂。本论文首先合成了三维级次结构ZnO纳米材料，以氮掺杂碳包覆手段可以有效地解决ZnO的电子导电性差，体积膨胀等问题，使ZnO成为一种性能优异的锂离子电池负极材料。此外采用三维级次结构ZnO作为模板，利用樟脑作为碳源，采用化学气相沉积（CVD）的方法在其表面沉积石墨烯层，最后将模板刻蚀后得到了三维级次结构石墨烯纳米笼（HGNCs），此种材料具有良好的储锂性能。具体工作包括以下两个部分：1、通过室温共沉淀法制备了三维级次结构的ZnO纳米材料。采用多巴胺作为碳源，利用多巴胺的自聚合作用，在ZnO的表面均匀包覆一层多巴胺聚合物，再通过高温碳化的方法，得到了氮掺杂碳包覆的级次结构的ZnO纳米材料。将此材料用于锂离子电池负极，展现出良好的储锂性能。在200mA·g-1的电流密度下循环100周后容量为890mAh·g-1，此外该材料还具有较好的倍率性能，在1A·g-1和2A·g-1的电流密度下，比容量分别为600mAh·g-1和500mAh·g-1。2、将上述三维级次结构的ZnO作为模板，以樟脑作为碳源，采用化学气相沉积（CVD）的方法，在ZnO的表面沉积石墨烯，然后用稀盐酸（HCl）将ZnO刻蚀除去后得到三维级次结构的石墨烯纳米笼（HGNCs）。将此材料用于锂离子电池负极材料，其特殊的三维级次结构不仅能够解决由于石墨烯片层的堆垛而造成的比表面积下降问题及在不断嵌入和脱出锂离子过程中的体积膨胀问题，其互相连接的石墨烯层及内部导通的空腔还能提高材料的电子的传递和锂离子的传输，少层数石墨烯壁厚能缩短锂离子的扩散，从而提高材料的倍率性能。在200mA·g1的电流密度下循环60周后容量为750mAh·g-1,容量保持率为100%，此外该材料还具有优异的倍率性能，在1A·g-1和2A·g-1的电流密度下，容量分别为400mAh·g-1和320mAh·g-1。