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多酸（简称POMs）因其丰富的氧化还原性质而被认为是一类很有潜力的电化学储能材料,素有“电子蓄水库”或“电子海绵”之称。基于多酸的无机-有机复合材料有效地结合了多酸的氧化还原特性和有机基底的导电性与柔韧性,并避免了多酸自身的导电性差、在电解质中部分溶解以及机械柔韧性差等缺陷,从而实现了多酸在电化学储能领域中的应用。本论文从Keggin型混配杂多酸和同多钼酸盐出发,选用的导电基底有石墨烯、聚多巴胺和乙炔黑,设计合成了一系列高多酸含量的复合材料,并研究了复合材料在超级电容器、锂离子电池和钠离子电池领域中的性能。1.通过简单的水热法,一步制备了一系列具有三维多孔结构的多酸与阳离子化石墨烯复合物,即POM-PDDA-RGO新型复合材料。其中选用Keggin型混配杂多酸H3PMo12-xWxO40（x=1-6）、H4PMo11VO40、H5PMo10V2O40和H6PMo9V3O40为多酸部分,记为PMoW和PMo V;以聚阳离子电解质,即聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）功能化的石墨烯（PDDA-RGO）为导电基底,通过结合混配型多酸独特的氧化还原性质,PDDA紧密的连接性与石墨烯良好的导电性,POM-PDDA-RGO三元复合材料有效地避免了多酸在电解质中的溶解性,并且在酸性电解质(1 mol L-1 H2SO4溶液)中表现出优越的电化学性能。以PMo W-PDDA-RGO为例,表现出高的比容量,良好的倍率性能(在10 A g-1的高电流密度下比容量为140 F g-1),稳定的循环性能(5 A g-1下循环1700圈后容量保持率为94.6%)以及高的能量密度。复合材料在250 W kg-1的功率密度下,有6.15W h kg-1的能量密度。2.通过水热法一步实现了多酸辅助原位聚合多巴胺,并制备出一系列基于多酸与聚多巴胺的复合材料PMo11V/PDA、PMo10V2/PDA和PMo9V3/PDA。这种多酸辅助的原位聚合法对于合成其它多酸与聚多巴胺的复合物具有一定普适性。聚多巴胺作为一类仿生聚合物材料,具有独特的电子转移性质和粘附性,与具有多步氧化还原性质的Keggin型Mo/V混配杂多酸相结合表现出良好的电化学活性和稳定性,并成功作为无粘结剂添加的高性能锂离子电池负极材料。其中,复合材料作为电极活性材料的含量为80 wt%,表现出良好的电化学性能。电化学测试结果表明PMoV/PDA系列复合材料具有高的放电比容量,优异的倍率性能和长循环稳定性:以PMo10V2/PDA为例,首圈的放电比容量为1654 mA h g-1,相应的库伦效率为66.5%;在高电流密度2000 mA g-1下的放电比容量达到559.6 mA h g-1;在100 mA g-1下经历65个循环后放电比容量几乎没有衰减,仍保持在915.3 mA h g-1,库伦效率达到99%以上。在高电流密度1000 mA g-1条件下,300圈循环后容量保持率高达93%,库伦效率也达到99%以上。3选用同多钼酸盐Na6Mo7O24,通过一步球磨的方法,与廉价易得的导电碳乙炔黑（AB）复合,制备了Na6Mo7O24/AB纳米复合材料。将Na6Mo7O24/AB复合材料作为钠离子电池负极材料,研究了其电化学性能。实验表明,与纯的Na6Mo7O24相比,Na6Mo7O24/AB复合材料的电化学性能明显提高,说明七钼酸钠在钠离子电池中具有很好的应用前景,同时也拓宽了同多酸在电化学储能领域中的应用。