碳纳米管,一种具有两端封闭结构的一维纳米材料,是碳家族中的一员,仅由碳元素sp~2或sp~3杂化而成。因具有较大的比表面积、良好的力学性能及优良的电学性质,吸引了广大科研人员的关注,成为多年来的研究热点。碳纳米管独特的结构和性质,在纳米制造技术、电子材料和器件、电极材料及生物技术等领域展示出优越的性能和不可估量的应用前景。石墨烯是单碳原子层二维纳米材料,是自然界最薄且人们发现强度最高的材料。自2004年被发现以来,因其有很多优异的物理化学性质,如高载流子迁移速率、优异的导热能力（金刚石的三倍）和超高的比表面积等,人们尝试将它应用于各个领域,其中包括传感器、催化剂、微电子器件等,在高性能的能量储存装置中也具有十分诱人的应用前景。本论文的研究内容主要是将碳纳米管进行横向切割处理,并与石墨烯复合成纳米材料,用作为直接甲醇燃料电池催化剂的载体和锂离子电池活性材料,探讨形貌结构与性能的相互关系,研究了它们在直接甲醇燃料电池和锂离子电池方面的应用,取得了以下主要成果:（1）采用Hummers法制备出氧化石墨烯,采用声化学-强氧化切割法制备出超短碳纳米管（SSCNTs）,采用一种简易湿化学法原位合成出Pt纳米颗粒（Pt-NPs）修饰的超短碳纳米管-还原型石墨烯（SSCNTs-RGO）纳米复合材料,用于甲醇的电催化氧化。该复合材料显著提高了碳纳米管（MWCNTs）内部空间的利用率,增强了电化学活性。与Pt/RGO相比,SSCNTs的引入,使石墨烯和Pt-NPs自组装成叠层状结构。研究表明Pt/SSCNTs-RGO具有多孔结构、丰富的边缘活性碳原子和高的接触比表面积,显著增加了电解液中电子/离子传输通道。Pt/SSCNTs-RGO的电化学活性比表面积（ECSA）高达104.85 m~2g-1,且具有优异的耐CO中毒性能（If/Ib=1.22）,良好的电催化活性(峰电流605.11m Amg-1)和稳定性能(3600s后仍具有123.51m Amg-1电流密度),这些结果均明显大于Pt/RGO。因此,基于Pt/SSCNTs-RGO的简易制备过程和优异的甲醇电催化氧化性能,SSCNTs-RGO是一种优异的电催化载体,将具有广泛应用前景。（2）采用Hummers法制备出氧化石墨烯,采用声化学-强氧化切割法制备出SSCNTs,采用湿化学法,在氧化石墨烯和SSCNTs还原过程中原位生长出二氧化锰纳米颗粒（Mn NPs）,形成了GS-SSCNTs-Mn NPs纳米复合材料。SSCNTs为长径比小于5的MWCNTs,具有开口的两端、开放的片层结构以及丰富的边缘活性碳原子,SSCNTs的引入显著改善了GS-Mn NPs纳米复合材料的锂离子电池负极性能。电流密度为72 m A g-1时,GS-SSCNTs-Mn NPs的可逆容量高达1100m Ah g-1,电流密度的增加至3600 m A g-1时,仍具有613 m Ah g-1的可逆容量,此外,还表现出良好的循环稳定性能(循环100圈后具有837 m Ah g-1的可逆容量,电流密度为1440 m A g-1)。这些结果充分说明SSCNTs开口的两端和开放的片层结构能显著提高复合材料的储锂容量、倍率性能及循环稳定性能。