能源与环境是当今世界面临的两大问题。锂离子和钠离子电池作为一类环境友好的二次电池,具有自放电率低、循环寿命长等优点,但其广泛应用的石墨负极材料理论比容量低,很大程度上限制了其在大型储能装置中的应用。本论文针对上述问题设计并合成不同微纳结构的过渡金属氧化物。微纳结构过渡金属氧化物作为锂离子和钠离子电池负极材料可以使电解液与电极活性材料之间的接触更充分、反应活性位点更多暴露,从而有效提高电池负极材料的比容量。具体研究内容和结论如下:(1)中空纳米环状α-Fe2O3。硝酸铁作为铁源,磷酸二氢胺和硫酸钠作为反应剂,通过一步水热法和锻烧处理得到结晶性良好的中空纳米环状α-Fe2O3粉末。将其用于锂离子电池负极材料展现出了较高的比容量,在200 mAg-1的电流密度下,循环充放电50圈后,其比容量保持在900mAhg-1以上,500 mAg-1的电流密度下,循环充放电50圈后,其比容量保持在550 mAhg-1以上。中空纳米环状α-Fe2O3材料作为锂离子电池负极材料显示出良好的电化学性能。(2)多层级ZnO/Co3O4微米球。以硝酸锌和硝酸钴分别作为锌源和钴源,氟化铵作为表面活性剂,脲作为沉淀剂,用水热法和煅烧热处理合成多层级ZnO/Co3O4微米球,多层级ZnO/Co3O4微米球作为锂离子电池负极材料,在100 mAg-1电流密度下循环充放电,其保持较高的循环充放电比容量,在循环100圈之后,保持824.5 mAhg-1的比容量。(3)铜基纳米棒阵列。以铜片作为基底和铜源,氢氧化钠作为反应剂,氨水和过氧化氢作为络合剂,室温条件下在铜片基底上原位生长氢氧化铜纳米棒阵列,通过后续热处理得到铜基纳米棒阵列,将其用于钠离子电池负极材料上,该材料显示出较高的比容量。在200 mAg-1电流密度下,循环充放电50圈后,保持500mAhg-1的比容量。