随着社会经济的快速发展,能源和环境问题变得日益严峻。过去的几十年中,研究者们探索和开发了各种新型的可再生能源,如太阳能,风能和潮汐能等,以期解决这两大问题。但是这些新型能源存在着利用率低的弱势。那么,能量转换和存储系统作为实现可再生能源高效利用的关键,其开发和利用迫在眉睫。锂离子电池（LIB）和钠离子电池（SIB）是能量密度较高、倍率性能较好的储能设备。氢能也是一种清洁无污染且能量密度很高的新型能源,电化学水裂解技术可以将电能高效地转化为氢能源。本文主要从新型能源高效利用和新型能源（氢能）的开发两个角度来展开,因此研究了设计的过渡金属钴/镍基复合材料的储锂/钠性能和其电催化的活性。（1）碳层是增加纳米颗粒材料导电性和限制其体积膨胀的合适策略之一。同时,在碳层中掺杂氮原子（N）和磷原子（P）也可以进一步增强电化学性能。本章中,Ni₂P@N,P-C/rGO复合材料是通过简便的水热和后续磷化热处理方法制备的。作为LIB和SIB的阳极材料,其电化学研究表明,Ni₂P@N,P-C/rGO-0.4电极在LIB中5 A g^-1下经过2000次循环后仍表现出450 m A h g^-1出色的比容量,具备良好的循环稳定性。（2）在本章中,提出了一种独特的固相反应（SPR）路线,即通过便捷的水热和热处理工艺来合成Ru/RuO₂/Co₉S₈/Co₃O₄（RRCC）纳米杂化物用于高效电解水。所得的RRCC杂化纳米材料在氢析出反应（HER）过程具备非常优异的性能,同时有着出色的氧析出反应（OER）活性。在HER过程中,该催化剂在1M KOH中仅仅需要16 m V的过电势即可实现10 m A cm^-2的电流密度,优于Pt/C（19 m V）。对于OER过程,仅仅需要267 m V的过电位达到10 m A cm^-2,优于商业的RuO₂。此外,以RRCC系列催化剂分别作为阴极和阳极的两电极分析仪在电池电压为1.53 V下即可达到10 m A cm^-2电流密度,甚至优于Pt/C/NF//RuO₂/NF电极。（3）在本章中,继续沿用固相反应路线制备了Ru/RuO₂/NiCo₂S₄/Ni CoO₂/Co SO₄（RRNNC）纳米杂化物用于电催化水裂解。在1M KOH碱性溶液中,所得的RRNNC杂化纳米材料在HER测试中仅仅需要28m V的过电位达到10 m A cm^-2的电流密度,优于Pt/C（26 m V）。在OER反应中,仅仅需要212 m V的过电位实现10 m A cm^-2,优于商业的RuO₂催化剂。此外,以RRNNC系列催化剂分别作为阴极和阳极的两电极分析仪在电池电压为1.50V下即可达到10 m A cm^-2电流密度,同样优于Pt/C/NF//RuO₂/NF电极。