伴随着人类社会的迅速发展,能源作为最基本的驱动力其重要性越来越凸显。传统化石燃料的大规模开发与使用带来了严重的环境污染和生态破坏,能源危机和环境恶化已然成为人类社会所必须面对的巨大挑战。因此,开发新型可再生能源、实现能源的高效储存和利用成为了全球科学研究的焦点之一。电化学器件是目前能量存储与转化领域研究开发的重点。锂离子电池和电化学电容器作为储能装置,具有高功率密度及高能量密度的优点,是新型电化学器件研究开发的热点,而直接甲醇燃料电池由于具有能量环境友好、转换效率高等优点而备受关注。本文通过不同方法合成了多种纳米多孔金属材料,并将它们应用于电化学器件的集流体,研究了不同形貌的纳米多孔金属材料对电化学器件性能的影响。(1)利用静电纺丝技术结合在氢气中退火还原的方法,制备了三维纳米镍集流体,其孔隙尺寸比商用泡沫镍的小2个数量级。将这种三维纳米镍集流体应用到MnO2超级电容器中,电容器的质量比容量、放电电流稳定性、快速充放电能量、大功率放电能力等均有显著的提升,证明了所制备的三维纳米镍是一种应用前景广阔的超级电容器集流体材料。(2)研究了利用成本低廉的去合金化方法合成三维金属材料,成功制备了颗粒尺寸在50nm左右、均匀性好的三维纳米铜结构。以所制备的三维纳米铜为基础,通过热氧化法在其结构表面制备了一层Cu20,构成了Cu20/三维纳米铜阳极,并应用于锂离子电池中。电化学测试结果表明,Cu20/三维纳米铜阳极具有良好的电化学性能。(3)研究了利用去合金化方法合成空心铁铂合金球,制备出颗粒尺寸介于100nm到2μm的空心铁铂合金球。通过对比分析空心铁铂合金球电极和球坍塌后形成的铁铂合金碎片电极的电化学性能的差异,证明了微米尺寸的孔隙可以有效地提高电极材料的电化学活性。(4)研究了利用湿化学法合成星状Ag@Ni颗粒,成功制备出具有大量尖端的星状Ag@Ni颗粒,银的包覆厚度为2-4nm。实验发现,所制备的星状Ag@Ni颗粒具有显著的拉曼增强效果,并具有磁性,便于快速回收。理论计算表明,在星状Ni颗粒上包覆4nm厚的银可以起到与纯银颗粒相比拟的拉曼增强效果,为节约贵金属银的使用提供了一条有效途径。