近年来,人们在全球性的能源短缺和日益严重的环境污染的压力下,将关注热点聚焦于低污染、高效能的可再生能源。众所周知,可再生能源相当依赖于能量存储和转换技术。其中,锂离子电池和电解水脱颖而出,在各个领域都得到了广泛的应用。过渡金属基纳米材料具有理论比容量高、价格低廉、储量丰富等优点,是锂离子电池负极材料的最佳选择。同时,过渡金属基纳米材料催化活性高、稳定性好,是电解水技术中非常有潜力的析氢电极材料。将其与碳材料复合,通过协同作用能显著提高电极材料的电化学性能。此外,优化纳米结构设计,对开发高性能电极材料来实现能源高效转换和储存具有重要意义。本论文以含碳过渡金属纳米复合材料为研究对象,探究了含碳过渡金属纳米复合材料的合成及电化学性能。主要探究内容如下:1、以含钴锰双金属盐与油酸盐形成的配合物为前驱体,经过热处理形成双金属氧化物纳米颗粒。通过自组装反应,将双金属氧化物均匀地包覆在还原氧化石墨烯中,并且石墨烯片互相连接成3D网状结构,从而合成最终的3D石墨烯网络包裹的双金属氧化物纳米颗粒复合材料(MnO/CoMn2O4(?)GN)。当将其用作锂离子电池的负极材料时,表现出优越的可逆容量和循环稳定性。2、通过高温碳化的方法,制备了封装在氮掺杂碳纳米管中并负载在还原氧化石墨烯上的镍纳米颗粒复合材料(Ni@NC-rGO)。合理的纳米结构决定了其卓越的电化学性能,包括锂电性能和析氢性能。结果显示,作为锂离子电池负极材料时,Ni@NC-rGO展现出优良的循环性能和杰出的倍率性能;作为电解水析氢材料时,Ni@NC-rGO纳米复合材料在碱性介质中展现出较好的电催化性能。