能源、信息与材料,是当今时代发展的三大支柱,是人类社会进步的奠基石,能量的存储依赖于储能器件,锂离子电池（LIBs）由于其高能量密度、高循环稳定性和高工作电压等优秀的特性,已经成为储能器件的代表;信息的传递离不开传感器,金属氧化物半导体（MOS）气体传感器由于其灵敏度高,响应迅速和稳定性好等优点,作为一种典型固态电阻型气体传感器,已广泛应用于许多领域。本论文试图材料的角度来看待能源与信息,尝试寻找到适用于LIBs与MOS气体传感器的优秀材料。本论文主要研究内容如下:（1）聚苯胺（PANI）作为导电高分子材料,由于其稳定的电化学性能,易于合成,价格低廉和环境友好的特性,被广泛用在储能领域。虽然聚苯胺是一种典型的含氮（N）化合物,但其直接用于LIBs材料时容量有限。本文以聚苯胺为前驱体,石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为模板,通过将苯胺原位聚合于g-C₃N₄模板上,形成三明治状纳米片夹层结构,再将其碳化,来制备高N含量（约16 at%）的多孔富氮碳碳材料。g-C₃N₄一方面作为牺牲模板,另一方面还提供额外氮源,所获得的材料具有优异的性能,包括高氮含量,大比表面积和丰富的微孔和中孔,研究表明其作为LIBs负极材料时具有更高的比容量和优异的循环稳定性。（2）直接碳化含氮有机物前驱体是获取高氮含量的氮掺杂碳材料的简单途径之一。然而,具有超高氮含量的石墨相氮化碳（g-C₃N₄）在高温过程中会转变成气体而挥发,几乎不会留下碳化固体产物。为了解决这一难题,本文通过自行设计的石英管进行简单的一步热处理工艺,成功地获得了锚固有超细锡颗粒的氮掺杂碳。研究表明,无论是尿素,双氰胺还是三聚氰胺等可生成g-C₃N₄的有机前体,在与Sn Cl₂同时置入石英管时均能得到高氮含量掺杂碳/超细Sn颗粒复合材料。电化学特征表明,所制备的Sn/CN-x材料显示出有优异的储锂性能。（3）Ce O₂作为重要的过渡金属氧化物,具有萤石结构,面临着在充放电过程中体积膨胀,循环性能不稳定,导电性差等缺点。为了解决上述问题,本论文通过简单地一步水热法,将纳米Ce O₂颗粒附着在导电泡沫碳（CF）网络上,经对比测试发现,CF能够明显提高纳米Ce O₂的导电性与电池循环过程中的电极稳定性,从而提高Ce O₂作为LIBs负极的性能。（4）使用Ce（NO₃）₃作为铈源,在改变的Na OH浓度下,通过简单的水热法选择性地制备了形貌均匀的Ce O₂纳米多面体,纳米棒和纳米立方体。随后,分别记录了这些Ce O₂纳米晶体的结构,形貌,暴露表面,缺陷,表面积。基于这些各种Ce O₂纳米晶体的气体传感器对二甲胺蒸气表现出独特的气体传感性能。最后,从暴露晶面和表面缺陷等方面讨论了提高二甲胺感测性能的原因。