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近年来,金属及金属氧化物独特的结构和物理、化学特性,使其在催化剂、锂离子电池、电化学传感器和超级电容器等领域中的研究和应用愈来愈普遍。但是金属氧化物导电性较差,以及金属纳米材料易团聚的特点使其应用受到限制,特别是在电催化和锂电领域。碳纳米材料,尤其是多孔碳材料,具有优良的导电性和结构稳定性、高的比表面积、成本低、对环境友好、便于功能化修饰等优点。当碳纳米材料与金属/氧化物纳米粒子结合时,不但能增大活性材料的比表面积,增强其导电性,还可以作为活性纳米颗粒的基底并防止其团聚。因此,碳载金属及金属氧化物复合材料在电化学领域有极大的发展潜力。本文中,以可溶性盐模板法为基础设计合成了一系列具有特定结构和功能的碳基纳米复合材料,并将它们用作电化学催化剂或锂离子电池负极材料。本文主要研究内容如下:1.NaCl模板法合成FeCo/N掺杂3D多孔碳纳米片复合材料铁基和钴基催化剂分别对ORR和OER过程有很好的催化活性,而形成铁钴合金能够通过协同作用结合两者优势得到高效的双功能氧催化剂。本文通过NaCl模板辅助策略原位合成了FeCo/N掺杂的多孔碳纳米片作为氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）的双效催化剂。结果表明,该策略有助于通过模板效应产生具有分级孔结构和较大比表面积的3D互相连接的碳纳米片网络结构。在KOH溶液中,该催化剂对ORR和OER均表现出显著的电催化性能:材料的起始电位为0.92 V（vs.RHE）,半波电位为0.81 V（vs.RHE）,ORR稳定性试验20000 s后的电流保持率为95.7%,OER测试10 mA·cm-2时电位为1.68 V（vs.RHE）。X射线光电子能谱（XPS）结果表明,FeCo/NPC催化剂的Fe 2p3/2和Co 2p3/2结合能与单金属催化剂相比呈现正向位移,这与合金化降低了金属的d带中心有关。2.水溶性盐模板法合成MgFe2O4/氮掺杂3D分级多孔碳纳米片MgFe2O4用做锂离子电池（LIBs）负极材料虽然具有很高的容量,但仍存在循环稳定性和倍率性能差,以及电池的首次效率低等问题。通过与碳复合,可以较好地解决上述问题。本文以水溶性盐NaCl和Na2SiO3为分层模板合成具有分级多孔结构的3D氮掺杂碳纳米片,然后使用溶剂热法制备MgFe2O4/碳纳米片复合材料作为LIBs负极材料。所合成的复合材料在不同的电流密度下展现出优异的循环稳定性、倍率性能和高的首次库伦效率。在0.5 A·g-1的电流密度下循环260次,其比容量维持在1337.7 mAh·g-1,首效为78.3%。在1 A·g-1的电流密度下,首次库伦效率高达81.2%,循环200次后可逆比容量为1042.1 mAh·g-1。在5 A·g-1的电流密度下循环1500次后可逆比容量仍维持在530.3mAh·g-1。其良好的电性能可以归因于铁酸镁和碳纳米片两者的复合及其独特的三维结构。碳纳米片良好的导电网络不仅增强了材料的导电性,而且缓解了MgFe2O4纳米颗粒在连续充放电过程中的聚集和体积膨胀,保持电极结构完整性。而独特的三维结构具有分级多孔结构和较高的比表面积,使电解液与活性物质接触更充分,从而有利于Li+的嵌入和脱出,有效缩短锂离子的传输距离。3.MgFe2O4氮掺杂3D碳纳米片复合载体载铂催化剂碳载铂催化剂较差的稳定性一直是困扰其应用的一大难题。利用氧化物和铂之间强烈的相互作用,可有效缓解纳米铂的团聚和溶解。本文首次采用氮掺杂3D碳纳米片负载MgFe2O4作为载体,由乙二醇还原法在载体表面沉积活性金属Pt颗粒作为高效且稳定的ORR催化剂。XPS结果表明,复合载体催化剂Pt/MgFe2O4/碳纳米片中,Fe 2p和Mg 2p的结合能与MgFe2O4/碳纳米片相比发生了正移动,Pt 4f结合能与Pt/碳纳米片相比发生了负移动,证明了铁酸镁和铂之间存在强相互作用,这有利于电子从载体转移到Pt催化剂和稳定Pt催化剂。ORR测试表明,该催化剂在碱性溶液中具备与商业Pt/C相当的催化活性,优异的稳定性和甲醇耐受性。稳定性测试20000 s后电流保持率达到87.0%,与商业Pt/C（46.9%）和Pt/碳纳米片（76.4%）相比显著提高。