进入21世纪以来,环境污染和能源短缺问题日益严重,迫切需要开发利用各种清洁型、节约型能源。锂离子电池作为一种绿色环保能源已广泛应用于各种器件的电源,但是在锂离子电池的发展过程中,提高锂离子电池的比容量和循环寿命仍然是电极材料研究所面临的主要问题。过渡金属硫化物和石墨烯因其独特的结构具有众多优异的物理化学特性。基于两者在晶体结构和微观形貌上的匹配性和电学性能上的互补性,其复合材料能够最大程度地显示二者之间的协同效应,作为锂离子电池负极材料不仅具有高的电化学贮锂可逆容量,而且具有优异的循环性能和好的高倍率充放电特性。本论文旨在为满足高性能锂离子电池的需求,基于石墨烯与过渡金属硫化物之间的交互作用原理合成系列具有新型结构的、适于能量存储的石墨烯/过度金属硫化物纳米材料。探索纳米结构复合材料的形成机理,并研究电极形貌结构等参数对于其电化学性能的影响。论文的主要研究结果如下:1.通过一种SiO₂辅助水热法合成了 MoS₂/还原氧化石墨烯（MoS₂/rGO）插层复合材料,研究了添加SiO₂的含量对复合材料的形貌和电性能影响。Si02作为结构引导剂,可调控MoS₂的层数,而无需添加任何含碳原料避免无定型碳的引入。MoS₂/rGO插层复合材料的结构和形貌特征表明,MoS₂呈单层或2-4层的高度剥离结构,均匀分散在石墨烯的表面,MoS₂的层间距扩大至0.7～1.17 nm。电化学测试表明,复合材料在100mA/g时的首次可逆容量为1260.5 mAh/g,50次循环后容量保持率94.9%。此外,即使在1000mA/g的高电流密度下,容量也可达到988.3 mAh/g。MoS₂/rGO插层复合材料的优异的电化学性能可归因于层状MoS₂和石墨烯的结构以及从石墨烯到MoS₂的部分电子转移的极好匹配,这将使MoS₂/rGO复合材料用于可逆锂储存的协同相互作用最大化。2.通过SiO₂辅助水热法成功地合成了 Ni3S₂/还原氧化石墨烯（Ni3S₂/rGO）复合材料。通过TEOS的水解形成SiO₂,并将它们用作结构引导剂,以实现石墨烯表面可控合成3D Ni3S₂和0D纳米颗粒异质结构复合材料。用作锂离子电池负极材料,具有不同形貌和晶体结构的微结构复合材料可以促进各组分的协同作用,并具有优异的锂储存性能。事实证明,Ni3S₂/rGO复合材料在初始循环中具有1187.0 mAh/g的高可逆容量,在100 mA/g经过60次循环后保持94.3%的容量。此外,即使在5 A/g的高电流密度下,容量也可达到561.2 mAh/g。3.以氧化石墨烯（GO）和钼酸钠为原料,聚苯乙烯球（PS球）为模板,冷冻干燥得到球形前驱体PS/Na2MoO4/GO,然后将其与硫脲混合原位煅烧硫化,成功合成了三维连通石墨烯球负载MoS₂复合材料。分别考察了洗涤PS球后再硫化（MoS₂@SG）和直接煅烧硫化（PS-MoS₂@SG）两种不同工艺对终产物的形貌、结构及电化学性能研究。结果表明,MoS₂@SG的整体复合球形结构保持更为完整,壳壁厚度较薄且更为均匀（10-25 nm）,石墨烯表面的含氧官能团与钼离子结合,充当原位硫化反应位点得以保留,使得复合材料具有较低的无序度,并为MoS₂与石墨烯之间的电荷转移提供电子传输通道。电化学测试表明,MoS₂@SG复合材料在电流密度为100mA/g时具有1134.2mAh/g的高可逆容量,并表现出良好的循环稳定性和倍率性能。