目前,国际上在直接甲醇燃料电池（DMFC）和锂离子电池（LIBs）方面的研究越来越多,因为甲醇作为燃料不用复杂的加工处理,结构简单,能量密度高,工作温度低,储存携带方便。DMFC作为一种新型将化学能转换成电能的装置,在新能源汽车的动力电池领域有很好的应用前景。LIBs循环寿命长,比能量高,工作温度范围宽,绿色环保性能高等诸多优点,使锂电池为电动车提供动力的主要原因。市场上对于这两种电池材料已经有商业化的催化剂,但都存在成本高,稳定性差,有环境污染等一些问题。本文中设计了三种钽基纳米材料,通过对其表面电化学界面的构筑,实现其在甲醇燃料电池和锂离子电池中的应用,以下是主要研究内容:1.采用水热法合成了不同W/Ta比的Pt/WO₃-NaTaO₃复合催化剂。其中WO₃-NaTaO₃异质结结构和组成可以通过调整W/Ta比来调节。由于WO₃和NaTaO₃均能提供足够的表面OH_ad,因此具有良好的协同抗中毒性能,且复合材料具有良好的酸/碱稳定性,以及从金属氧化物向铂的电荷转移,都能提升Pt/WO₃-NaTaO₃复合催化剂的电催化性能。结果表明,与商业Pt/C、Pt/NaTaO₃和Pt/WO₃催化剂相比,制备的Pt/WO₃-NaTaO₃（W:Ta=3:1）和Pt/WO₃-NaTaO₃（W:Ta=0.2:1）在酸、碱条件下均表现出最佳的MOR性能。此外,利用密度泛函理论计算进一步证明了WO₃对甲醇电氧化的促进作用。2.工业Pt/C催化剂在醇类电催化氧化过程中耐久性差的主要原因是载体碳对酸碱的耐腐蚀性差,以及碳载体对铂纳米粒子的抓附能力不足,导致铂的析出和聚集。本节合成了以对酸、碱有较强稳定性的钽酸钠（NaTaO₃,Na₂Ta₂O₆）为载体的铂基催化剂。多种表征方法表明,铂纳米颗粒在钽酸钠（特别是Na₂Ta₂O₆）表面表现出极高的单分散性,与钽酸钠有很强的相互作用。电化学性能测试展示出Pt/Na₂Ta₂O₆催化剂对甲醇和乙醇氧化反应都具有很高的电催化活性,更突出的是,Pt/钽酸钠催化剂体现出优异的醇类电催化氧化耐久性。3.由于LIBs具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点,得到了广泛的应用。我们设计了TiO₂-C-rGO表面积达134.72 m2/g,容量高（电流密度为0.1A g-1时,300个循环后容量仍为834 mAh g-1）,大电流下循环次数达600圈。这些优良特性来源于TiO₂-C-rGO的新颖结构,均匀的碳层增加了TiO₂纳米粒子的导电性,并抑制了TiO₂在高温时从锐钛矿相到金红石相的转变。此外,高温煅烧法合成了Ta₂O₅/C和Ta₂O₅两种材料作为锂离子电池阳极材料,组装成电池后进行充放电测试和电化学测试,发现Ta₂O₅/C具有较高的电池容量,循环稳定性和倍率性能,并对实验现象进行了分析。