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随着现代社会经济的快速发展人类生活水平不断提高,同时传统化石燃料燃烧带来的能源消耗和环境问题也日益严重,因此发展可再生能源及清洁能源已经成为必然趋势。然而太阳能、风能或波浪等可再生能源产生的电力是间歇性的,不能直接输出使用,因此用于平衡电力变化的大容量储能设备对于扩大新型能源的实际应用至关重要。高性能储能设备不仅可以用于电动车（EV）、电子医疗设备等大型设备,还可以作为谷歌眼镜等小型可穿戴电子设备的电源,在方便人类生活的同时大大减少温室气体的排放。其中,超级电容器（电化学电容器）作为一种高效能量储存/转化装置是缓冲电网能量供应的有效解决方案。超级电容器由于具有功率密度高、充放电速率快、循环寿命长及安全特点,因此比锂离子电池等储能装置在显示出更好的特性。一般而言超级电容器的电极材料有三类:金属氧化物、碳材料和导电聚合物。通常过渡金属氧化物的比电容较高且稳定性好,比电容值可达到碳材料的10?100倍,稳定性也明显优于导电聚合物。其中三元过渡金属氧化物（Ternary transition metal oxide,TTMO）具有一些独特优点,因为它们包含有至少两种过渡金属离子和一种或多种电化学活性/非活性离子,可以促进电化学氧化还原反应的进行。本文研究了镍钴系金属氧化物及其复合物的可控制备,利用TTMO的协同效应电容可以提高电位窗口、电导率、反应活性及稳定性。具体的研究内容如下:采用水热合成法,在MnCo2O4.5纳米线表面负载NiCo2O4纳米线用作超级电容器电极材料。通过调整实验制备参数可以很好地控制复合材料的形貌和物理化学性能。由于MnCo2O4.5与NiCo2O4晶体均为尖晶石结构,因此NiCo2O4可以在MnCo2O4.5纳米线表面沿某些晶面外延生长。对NiCo2O4@MnCo2O4.5这种双尖晶石复合结构材料进行电化学性能测试发现,当电流密度为1 A g-1时样品的比电容值可达到325 F g-1,在此电流密度下经过3000次循环测试其电容保持率达到70.5%。采用水热合成法在具有多孔结构的硅藻土表面负载镍钴层状双氢氧化物（Layered double hydroxides,LDH）纳米片。通过调节Ni-Co离子浓度比来控制产物的形貌和电化学性质。电化学性能测试表明,这种复合材料样品当电流密度为1 A g-1时,表现出514 F g-1的比电容值,并且在电流密度为2 A g-1的条件下进行5000次循环测试后,其电容保持率高达94.2%。利用金属硫酸盐和金属草酸盐前驱体热分解反应,在不添加任何添加剂条件下成功合成了棒状MgCo2O4多孔结构材料。棒状MgCo2O4的直径约几百纳米,长度约几个微米。这种多孔棒状MgCo2O4超结构是通过许多10-25nm大小的晶粒团聚而形成的。实验中通过差示扫描量热法（DSC）分析其对高氯酸铵（AP）热分解的催化作用,发现当MgCo2O4添加量为2 wt%时,AP的热分解温度降低了129 oC,热释放量提高了3.19倍。同时,利用非等温动力学分析得出,MgCo2O4的加入使得AP分解活化能从216 kJ mol-1降低到155 kJ mol-1。本研究为AP热分解高效催化剂的设计和制备提供了新的思路。本文重点围绕不同的镍钴系金属氧化物/氢氧化物及其复合物,利用水热合成自组装等方法,研究并控制合成了形貌结构多样、性能良好的纳米结构材料,探究了其在超级电容器及催化方面的应用。为开发和利用不同过渡金属氧化物氢氧化物材料用于能源转化与存储开拓可靠的思路。