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过渡金属-碳复合材料是一类被广泛认为具有良好电化学性能的材料,在能量转换与储存的应用中备受关注。在燃料电池以及锂离子电池领域,钴基碳复合材料至今已经得到一定的研究。因此,寻求一种高效可控的制备方法,用于设计、合成以及调控材料的形貌结构,在决定它们的电化学性能方面具有至关重要的作用。本论文主要通过热分解法和水热法制备两种钴基碳复合材料,系统地研究调控材料形貌以及影响其电化学性能的关键因素。1)Co-Co O@NC/NC的氧还原催化性质:通过对硝酸钴（Co（NO3）2）、葡萄糖以及尿素混合干燥得到的前驱体进行简单的煅烧,制备出一种由氮掺杂碳纳米片（NC）以及氮掺杂碳包覆钴-氧化钴纳米颗粒（Co-Co O@NC）复合的多级结构电催化剂材料。经研究发现,获得的Co-Co O@NC/NC材料具有很高的氧还原反应催化活性。在电催化氧还原性能测试中,Co-Co O@NC/NC的氧还原起始电位为0.961V（vs.RHE）,半波电位为0.868V（vs.RHE）。无论是起始电位还是半波电位均高于大部分已报道的催化剂材料,甚至接近商业化Pt/C催化剂（目前最好的催化剂之一）。另外,Co-Co O@NC/NC也展现出良好的氧还原反应稳定性。上述结果表明Co-Co O@NC/NC是一种非常有前景的氧还原反应催化剂。系统的实验证明,煅烧温度对于合成的Co-Co O@NC/NC性能具有很大的影响,尤其是经800oC煅烧得到的材料展现出优异的氧还原催化活性。尿素被证实在Co-Co O@NC/NC的合成中起到至关重要的作用:它不仅能够能够促进尺寸均匀的Co-Co O纳米颗粒的形成,也能够提升的Co-Co O@NC/NC电催化性能。同时,Co-Co O纳米颗粒和NC之间存在一种较强的电子相互作用,有利于提高材料的电化学催化活性。2)Co（OH）2六边型纳米片的储锂性质:通过水热法制备Co（OH）2六边纳米片前驱体。研究表明,表面活性剂六次甲基四胺（HMTA）的用量以及p H值对于水热生长Co（OH）2纳米片的形貌调控具有重要的作用。利用Co（OH）2作为前驱体通过煅烧制备得到Co O纳米片,并将其与多巴胺碳化得到的碳材料进行复合,得到Co O/C复合材料。这种复合材料的纳米片状结构有利于锂离子的扩散和电子的传导,能够降低Co O/C复合电极材料的内阻,最终提高复合材料能量转换与储存的效率。对装配成的锂离子电池进行电化学性能测试,结果显示,Co O/C复合材料展现出较高的可逆比容量（882m Ah g-1）,良好的循环稳定性以及倍率性能,表明Co O/C复合材料在作为锂离子电池负极材料方面具有可靠、高效的能量转换与储存能力。