伴随着人类文明的进步,大规模的工业文明和社会文明发展也让能源问题变得越来越突出。未来哪个国家能占领能源技术制高点,那就一定能在世界话语权争夺中占据有利地位。这其中一方面,寻求可以替代化石燃料的新型可再生能源成为目前热门的研究领域。在该领域中,锂离子电池和电催化分解水是两种很重要的电化学能源存储和转换的途径,并受到世界上大量课题组和研究机构广泛的研究和报道。而另一方面,超导体作为在一定温度条件下电阻趋近于零的特殊材料,引起了各国的重视。比如在输电线领域,由于铜或铝线材存在电阻,相当一部分电能以焦耳热形式被消耗掉。如果用超导材料制成电缆用于输电,那么在输电线路上的能耗将理论上降为零,产生的经济效益将无以估量。另外超导体在新型超导电子设备、磁悬浮列车、超导发电机、可控核聚变等领域都有着潜在的广泛应用。未来的超导材料探索如果能达到实用化、工业化的水平,必然将对现代文明的科学技术产生深远的影响,甚至可能引发新一轮工业革命。本论文旨在通过对锂离子电池、电催化分解水、超导体探索三个方向的研究基础上,设计和合成相应的新型功能材料,为其更广泛的研究进展和实际应用提供新的思路和载体。概括起来,本论文的主要内容包括以下几个方面:1.设计和发展了一种简单、宏量制备碳复合FePS3双阴离子化合物的两步合成法,并研究了该复合物作为锂离子电池负极材料的电化学储锂性能。首先以高压釜为反应容器700度热解二茂铁得到Fe@C混合物,然后以封闭的石英管为反应容器混合适当比例的Fe@C、红磷、硫粉并650度烧结制备出碳复合的FePS3纳米材料。电化学性能测试表明FePS3@C符合材料在0.2 A g-1电流密度下展现出接近1000 mAh g-1高比容量,并稳定保持了 100圈。2.成功制备了新颖的多孔CoPS@C纳米复合物,并对它的电化学性能做了系统的测试。作为一种非贵金属催化剂,它在电催化析氢（HER）和电催化析氧（OER）反应中展现了优异的活性。另外一方面,CoPS体系还从来没有应用于锂电池方面研究的报道。我们在本论文中首次测试了 CoPS@C纳米复合物的储锂性能,结果表明作为负极材料它展现了713 mAh g-1（0.2 A g1电流密度）的较高比容量。3.我们开发了一种简单的一步合成法,并成功合成了一系列碳包覆锗基复合物材料:Ge@C,GeS@C以及GeSe@C。电化学性能的测试显示它们作为负极材料都展现了可观的储锂性能。例如GeSe@C在0.2 A g-1在电流密度下输出了接近900 mAh g-1并保持了200圈,这在同类材料储锂性能对比中属于很优秀的表现。4.一系列新颖的α-Bi1-xPbxPd和β-Bi2-xPbxPd合金固溶体通过简单的高温烧结成功地制备出来。磁化率和电阻测试证实了它们的体超导特性、且超导转变温度都随Pb元素掺杂量的提升而呈现出单调递减趋势。Bi取代的Pb2-xBixPd系列合金固溶体也通过固相法成功合成出来,超导性能测量显示相较于母体,在掺杂量x=0.2,0.6时超导转变温度有所提升,而在x=0.4时超导温度降低。针对Pb2-,BixPd（0≤x≤0.4）我们做了DFT理论计算,费米面处的高色散能带结构证实了它们优异的金属性。另一方面对于Pb2Pd母体的电子结构计算揭示了Pb-6p轨道和Pd-4d轨道贡献了其费米能级处的大部分态。此外,我们拓展了贵金属基化合物的合成范围,并已成功制备出了 BiRh、PbPd₃以及Sn₂Pd四个新颖的合金体系材料。