现今社会能源压力越来越大,传统的化石能源伴随着日益膨胀的需要显得捉襟见肘,而由化石能源所引发的一系列环境污染问题也受到全球各国的关注。因此开发新型,可持续供应,并且无污染或者污染危害小的能源迫在眉睫。锂硫电池作为新兴的储能器件是其中的佼佼者,因为其自身的高能量密度以及理论比容量还有亲民的价格,是满足人类生活需求的重要候选。而氢气也作为一种新兴能源,由于反应产物是水,满足了新型能源无污染的条件,未来也具有相当大的开发潜力。二者都涉及到电化学部分,如何在电化学过程中促进反应的催化转换,是如今研究的方向之一。异质结构材料在能源,电化学催化等研究地带都有着优秀的表现。通过对异质结构材料的各相设计以及界面合成,可以加速电子或者离子的运输及转换。而通过过渡金属的可塑特征,合成过渡金属化合物的异质结构,理论上对电化学转化具有极好的催化结果。本论文的主要目的是合成出过渡金属化合物异质结构,并对其催化转换的机理进行研究。本论文的主要内容如下:（1）MnP₄/Mn₃O₄异质结构用于锂硫电池正极性能研究本文中首先制备了氮磷共掺杂的多孔碳,并且利用多孔碳上存在的磷原位合成了MnP₄/Mn₃O₄异质结构（MMH）,这种磷化物的合成方法有效的解决了传统合成方法难以控制,复杂且有毒的问题。合成得到的MMH/C具有可观的比表面积和孔洞率,归因特殊的异质结构界面,拥有丰富的活性位点,能够有效缓解充放电过程中的体积变化。而在异质结构的两相中,Mn₃O₄对多硫化物表现出了强吸附作用,并且在该相的扩散性能良好,转移到MnP₄上后能够充分发挥其催化转换的作用,两者相互合作协助,共同缓解穿梭效应的不良影响。MMH/C硫载体的优异电子导电性有助于改善极化现象和提高倍率性能。在0.1和2 C时分别获得1410和804 m Ah g^-1的优异放电比容量。在0.5 C下经过1000次循环后,容量衰减仅为0.041%每圈,表现出极佳的稳定性。这对以后锂硫电池以及其他储能器件的研究提供了新的思路。（2）含有原子级Pd的Pd@MoO₃异质结构用于电催化及光催化析氢这里运用简单的水热法以及氢气高温还原法制备出了Pd@MoO₃异质结构,该异质结构中MoO₃将还原出来的Pd纳米粒子限域在纳米片里,同时在纳米片上还存在单原子的Pd取代位点。这样改善了传统二维纳米片材料活性位点位于边缘的问题,在Pd和MoO₃的特殊异质界面处存在大量的活性位点。Pd@MoO₃异质结构具有极大的电化学活性表面积,在析氢过程中更是有不俗的表现。仅需71 m V的过电势即可产生10 m A cm^-2的电流密度,在0.5 M H₂SO₄溶液中的Tafel斜率极低,仅为42.8 m V dec^-1。而且Pd@MoO₃的光响应比MoO₃的光电流响应高约3倍。而这种设计思路有望应用于其他催化中,如氮气还原,二氧化碳还原等。