当今社会随着能源的需求量与日俱增,导致能源的急剧枯竭和环境的污染,成为人类21世纪所要面临的两大挑战。因此,开发高效、清洁、可再生新型能源成为经济可持续性发展战略中的重大课题。在众多能源的相关领域中,锂离子电池和电催化分解水是非常关键的能源储存和转化途径。锂离子电池作为能源储存方式具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长和环境友好等优点,被认为是电动汽车和混合动力汽车的主要能量来源。而电催化分解水是将电能转换为清洁型氢能的重要能源转化方式,具有产氢纯度高、操作简单、无污染和可循环使用等优点,电解水制氢是最具有应用发展前景的一种方法,被视作是产生氢能的最佳途径。因此,设计制备具有独特结构、优异性能的电极材料和催化剂是促进能源储存和转化发展的关键因素。本论文中,我们分别制备了具有独特结构的八面体微纳多级结构LiFePO4正极材料和豆荚形Co(SxSe1-x)2@C纳米纤维的催化剂材料,对材料的物相和形貌结构进行了表征,并分别研究了它们的电化学性能。通过控制溶剂热和热处理方法,首次合成了新颖单分散的八面体微纳多级结构Li FePO4笼。在本实验中,首先通过溶剂热反应合成了微米尺寸的单斜相FeFe2(PO4)2(OH)2前驱物。然后通过高温还原反应,得到最终的产物八面体微纳多级结构的单晶LiFePO4。独特的微纳多级结构是一个改善Li FePO4自身缺点可行的方法。二级的微米尺寸的八面体结构能够确保较高的振实密度和较好的循环稳定性。一级的LiFePO4纳米颗粒能够能够减小Li+传输距离、增大有效的反应面积的同时改善倍率性能。一级的LiFePO4纳米颗粒间隙有利于电解液的渗入,加快Li+脱嵌反应。得益于材料结构的优良性质,八面体微纳多级结构LiFePO4笼应用于锂离子正极材料时在较高的倍率下展现出较好的放电性能和振实密度,有利于促进锂离子电池的发展。在能源转化领域,低成本、高效能电催化剂的研究非对于全水解反应来说尤为重要。虽然基于过渡金属硫属化物已经有所研究,但合理设计和可控合成具有精细形貌的纳米结构,并且具有连续化学组成的过渡金属硫属化物的合成仍然是一个挑战。在此我们首先合成了前驱物Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O纳米线,并且通过碳包覆、调节硒硫化过程,合成了一系列不同化学组成的Co(SxSe1-x)2纳米颗粒包覆在碳纤维内部。独特的结构和形貌使得增加了暴露活性位点以及提高了电荷和物质传输的能力,Co(SxSe1-x)2产物表现出优异的催化性能。豆荚形Co(S0.71Se0.29)2@C和Co(S0.22Se0.78)2@C分别具有最好的HER和OER性能。而当Co(S0.71Se0.29)2@C和Co(S0.22Se0.78)2@C分别作为电催化的阴阳极材料时,表现出较好的催化性能:在电流密度10 mA cm-2时的过电势为1.63V。本实验为研究全水解反应提供了一个低成本、高效能的催化剂材料合成体系。