近年来,在能源安全与环境安全等领域出现了日益严峻的问题,人们一直在致力于解决这些严峻的挑战,并研究开发新的材料与技术用于能源存储和高性能传感器。随着人们对材料的要求越来越高,单一组分、结构简单的纳米材料往往不能满足人们要求,因此高性能、具有特殊结构的纳米复合材料受到了越来越多的关注。虽然纳米复合材料拥有优异的的性能,但是其研究尚处于实验室阶段,低成本、规模化制备纳米复合材料依然是一个世界性难题。改进制备工艺、采用廉价的原材料对于控制产物的结构以及降低合成成本有着重要的意义。鉴于此,本论文从结构设计和组分优化的角度出发,探索采用廉价的生物体-细菌作为模板制备纳米复合材料,并尝试使用操作简单、易规模化的静电喷雾沉积技术制备结构独特、性能优异的金属氧化物（金属硫化物）/还原的氧化石墨烯纳米复合材料。在本论文中,我们做了以下几个方面的研究工作:（1）以酵母菌为模板,采用控制沉淀法制备了Co₃O₄修饰的ZnO中空球,其中四氧化三钴的质量分数约为4%。所得中空球基本复制了酵母菌的形貌,球壁厚约100 nm,由粒径约20 nm的小颗粒组成。我们进一步研究了所制备中空球对丙酮的气敏性能。和纯ZnO中空球相比,Co₃O₄修饰ZnO中空球对有毒气体丙酮展示出了更高的灵敏度和更快的响应与恢复。Co₃O₄修饰的ZnO中空球优异的气敏性能一方面取决于其独特的中空结构,该结构便于气体在敏感材料表面快速的扩散;另一方面是由于p型四氧化三钴修饰n型氧化锌,形成p-n结,这种结构能显著提高材料的气敏性能。（2）探索利用静电喷雾沉积技术,采用一步合成策略在集流体上直接制备层状氧化镍（NiO）/还原的氧化石墨烯（rGO）纳米复合材料。我们使用乙酸镍/氧化石墨烯混合溶液作为前驱体,利用静电喷雾沉积技术将复合材料直接沉积在集流体上,在沉积的过程中对集流体加热以分解乙酸镍并还原氧化石墨烯,从而制得NiO/rGO纳米复合材料层层堆积而得的薄膜电极。在电化学测试中,NiO/rGO复合材料表现出了较高的比电容和良好的循环性能。我们在制备电极的过程中避免使用不导电的粘结剂,使大部分活性材料保持了良好的电化学活性。（3）探索利用静电喷雾沉积技术,采用两步合成策略制备Mn₃O₄/rGO柔性电极。首先,采用还原高锰酸钾的方法制备Mn₃O₄片组装而成的小球;然后,将Mn₃O₄与GO混合溶液作为前驱体,利用静电喷雾沉积技术将复合材料直接沉积在碳布上,在加热条件下,氧化石墨烯被还原为rGO。我们对比了传统涂布法制备的柔性电极（CG）和静电喷雾沉积法制备的柔性电极（GM）的电化学性能,发现GM的克容量和循环稳定性要优于CG。在GM电极中,活性材料与集流体接触更加牢固,并有一定的韧性,在反复弯曲时活性材料仍能与集流体充分接触。而CG电极在弯曲时,活性材料碎裂并发生脱落,导致容量损失。（4）探索采用静电喷雾技术制备金属硫化物-还原的氧化石墨烯纳米复合材料。我们采用两步合成策略,运用静电喷雾沉积技术成功制备了细菌插层的Ni₃S₂/rGO。直径约10 nm的Ni₃S₂小颗粒均匀分布在rGO层上,rGO一方面作为载体,可以有效防止Ni₃S₂小颗粒团聚在一起,另一方面能为Ni₃S₂小颗粒提供3维导电网络;将细菌置于rGO层间能有效改善活性材料与电解液的接触,同时有利于离子在活性材料与电解液之间的扩散;我们直接将活性材料沉积在集流体上,能改善活性材料与集流体的接触,降低接触电阻,同时避免使用不导电的粘结剂,使大部分Ni₃S₂小颗粒保持了良好的电化学活性。