金属有机框架化合物（MOFs）材料是一种有机-无机杂化材料,具有一系列优点。MOFs材料衍生物是以MOFs材料作为前驱体,制备结构稳定、导电性优异的材料。MOFs衍生的碳材料凭借其较低的成本,较高的稳定性等优点,成为了碱金属电池首选的负极材料。此外,碳包覆的过渡金属氧化物由于其较高的比容量,也引起了广泛注意。本论文研究的内容主要包括:1.通过DFT计算确定了含碳材料中K+插层的最佳层间距。根据理论结果,我们进一步设计和制备了层间距可调控的N/O共掺杂碳纳米纤维（NOCNs）作为PIBs的负极材料。根据研究结果表明,层间距为0.38 nm的NOCNs-700在100 mAg-1的电流密度条件下,反复循环200次后表现出626 mAh g-1的优异可逆容量、较好的倍率性能(20 Ag-1时为123 mAh g-1)以及循环稳定性(5 Ag-1时为262 mAh g-1)。与现有不同类型较大层间距的PIBs碳负极材料相比,我们系统地探索了层间距对储钾性能的影响,并确认0.38nm的层间距是存储K+的最佳层间距。2.通过一种“一对二”策略,将所得的前驱体先在氮气中碳化,形成的NaCl纳米晶体用作中空结构的表面稳定模板,吸附在NaCl纳米晶体表面的油酸盐用作碳的前体,制备出富含缺陷的多孔碳纳米片（CNs）,从而提供更多的氮原子边缘活性位点。再在氨气中氮化,以合成较高边缘氮掺杂的多孔碳纳米片（ENCNs）,边缘氮含量高达88.36%,为K+提供了丰富的活性位点,且氮原子的引入扩大了（002）晶格间距,增大的层间距促进了K+的快速扩散并增强了K+嵌入容量。所得的ENCNs-600在100 mAg-1的电流密度下进行测试,可逆容量为443 mAh g-1。密度泛函理论计算进一步证实,边缘氮掺杂有利于K+的吸附,并且增大的层间距离有助于K+扩散,从而得到较高的储钾容量。3.利用MOF衍生的策略来合成嵌入氮掺杂的多孔碳基底中的NiO晶的杂化结构（NiO@N-C）。所得的超细NiO纳米晶体均匀地分布在氮掺杂的碳基质中,氮掺杂的多孔碳基底有效地改善了导电性并减轻了循环过程中NiO的体积膨胀。将其作为锂离子电池负极材料,测试了其容量,NiO@N-C电极在100 mAg-1的电流密度下,循环200次后可逆容量仍为1373 mAh g-1。4.NiO和Co3O4作为电极材料时都具有较高的容量,但二元过渡金属氧化物比单一金属氧化物具有更高的比容量和稳定的结构,并且两种金属氧化物可以产生协同效应,从而可以很好地改善电化学反应性。我们通过在空气中直接煅烧Ni-Co-MOF成功地合成了多孔空心NiCo2O4纳米线。碳化过程中,前驱体的分解可能有利于形成小的金属氧化物纳米晶体,因此,NiCo2O4纳米线由许多NiCo2O4纳米颗粒组成。随着气体分子的释放和均匀的热处理,所制备的NiCo2O4纳米线具有一维中空结构,缩短了电解质和Li+的扩散距离,因此具有良好的动力学性能和容量(100 mAg-1时为1310 mAh g-1、1000mAg-1时为720 mAh g-1)。这项工作可能为合成的一维多孔空心纳米线提供一种简便的策略。