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当今社会发展对能源的需求量快速增长,由此引发了越来越严重的能源衰竭和环境污染问题。因此,谋求能源结构转型,让能源消费向着高效、清洁、可持续的方向发展成为经济社会发展战略中的重大课题。在众多能源化学相关领域的研究中,锂离子电池（LIBs）和电催化制氢作为能源储存和转换的重要途径成为研究的热点,对于推动我国能源转型具有重要意义。多金属氧酸盐（多酸）是由多个过渡金属通过氧原子连接而成的阴离子型过渡金属-氧簇。由于独特的结构特征和优异的电化学性能,多酸在能源的转换和储存领域有着广阔的应用前景。一方面,多酸具有丰富可调的分子结构和组成,以及可调变的氧化还原电势,可进行有针对性的功能化设计;另一方面,多酸具有出色的氧化还原特性,具有较高的离子扩散能力,并且能够实现可逆的多电子转移。因此,多酸在电化学领域的应用研究受到了广泛关注。但是,由于多酸自身的局限性,将其作为电解水制氢催化剂和锂离子电池负极材料的应用研究面临许多问题:首先,多酸分子本征导电性较差,制约了其电化学性能的发挥;其次,多酸具有纳米尺寸效应易发生团聚,分散性较差;另外,多酸在电解液中易发生溶解,稳定性较差。目前,基于多酸设计得到高性能电极材料的研究已经有所报道,但是如何通过简单可控的路线合成高效稳定的多酸基电化学功能材料仍具有一定挑战性。本文通过原位生长,静电相互作用以及限域封装等方法合成了多种高效稳定负载型多酸基电化学功能材料,拓展了多酸基复合材料在电化学领域的应用。具体的研究成果如下:（1）将Keggin型的磷钨酸(PW12)作为构筑模块,以泡沫镍作为导电基底,通过原位水热生长方法制备了一系列不同过渡金属组成的 Dexter-Silverton NiM-POM/Ni（M=Co,Mn,Zn）复合材料,并将其作为自支撑结构电极材料应用于高碱性（pH=14）条件下HER反应。所合成的一系列NiM-POM/Ni复合材料均表现出较高的电催化HER活性,其中NiCo-POM/Ni复合材料催化HER反应性能最优,在10 mA cm-2电流密度下过电位仅为64 mV,Tafel斜率为75 mV dec1,且具有较高的法拉第效率（97%）。并且通过调控反应时间进一步探究了泡沫镍表面多酸颗粒尺寸对复合材料电催化性能的影响,在反应时间为3 h时,多酸颗粒尺寸为2 μm时,NiCo-POM/Ni复合材料具有最高的电活性比表面积和电催化活性。该复合材料具有较高催化性能的原因主要是原位生长过程实现了多酸与泡沫镍导电基底之间的紧密稳定连接,提高了多酸分散性,增强了材料导电性,有利于电子和离子的高效传输。（2）以聚氨酯泡沫（PU）作为碳模板,以磷钼酸(PMo12)作为钼源,借助PMo12与吡咯单体（Py）间的氧化还原聚合作用,将多酸均匀负载于PU上,经过原位高温气相硫化过程制备出具有3D大孔结构的N-掺杂MoS2碳泡沫（MoS2-CF）催化材料。该方法有效解决了 MoS2难分散和导电性差等的问题,有利于充分暴露MoS2边缘活性位点,同时MoS2的N-掺杂位点和S-缺陷结构能够提高催化剂本征活性。另外,碳泡沫基底有助于活性位点与电解液的充分接触,提高离子和电子传输效率。因此,MoS2-CF复合材料在1.0 M KOH和0.5 M H2SO4电解液中均表现出较高的电催化HER活性和循环稳定性。在碱性条件和酸性条件下,MoS2-CF复合材料在电流密度为10 mA cm-2时过电位分别为92 mV和155 mV。（3）以ZIF-8为前驱体焙烧得到具有较高的比表面积和微孔结构3D N-doped Carbon材料,随后利用N-doped Carbon结构中易于质子化的N-掺杂位点,通过静电作用实现了多酸PMo12阴离子在N-doped Carbon基底上的均匀分散和稳定负载,成功制备了Carbon-PMo12复合材料。Carbon-PMo12复合材料作为锂离子电池负极材料表现出优异的循环性能。Carbon-PMo12复合材料在1 A g-1电流密度下经过200次充放电循环后仍具有985 mAh g-1的比容量。同时Carbon-PMo12复合材料也具有良好的倍率性能,在10 A g-1的大电流密度下容量保持率达到62.8%。通过对充放电机理研究发现,Carbon基底与多酸PMo12之间的静电相互作用,以及充放电过程中多酸PMo12可逆的24电子氧化还原反应过程,能够提高复合材料的循环稳定性。另外,Carbon-PMo12复合材料具有开放的3D微孔孔道能够增强材料与电解液的接触,提供更多的储锂位点,实现Li+和电子的高效传输,从而使材料能够充分借助电容贡献机制提升倍率性能。（4）利用限域策略,借助SWNTs与PMo12间自发的电子转移过程,通过静电相互作用将PMo12限域封装在SWNTs中空管内,成功制备了 PMo12@SWNTs复合材料。将PMo12@SWNTs复合材料用于锂离子电池负极,表现出了较高的储锂容量和循环稳定性,在1 A g-1电流密度下,经过250次充放电循环后比容量高达1075 mAh g-1。同时,PMo12@SWNTs复合材料展现出了良好的倍率性能。通过对PMo12@SWNTs复合材料充放电过程进行深入分析发现,引入SWNTs不仅能够增强材料的导电性,缩短Li+传输路径,而且SWNTs合适的内径尺寸能够促进PMo12的稳定负载和均匀分散,避免活性组分的流失和聚集,提高材料的循环稳定性。另外,多酸PMo12与SWNTs界面之间的紧密结合有效提高了离子和电子传输效率,PMo12和SWNTs界面处形成类P-N型异质界面诱导产生内部电场也进一步促进了电子转移过程。因此,PMo12@SWNTs复合材料具有优异的储锂性能。