本论文以发展新型能源材料为中心，利用碳纳米管，设计并成功制备了具有特殊结构和功能的碳纳米管基纳米复合电极材料。采用溶液相制备技术，方法简单、快捷和高效，并可以一步完成。利用多种实验技术对制备的纳米复合材料的结构进行了详细研究，并研究了它们的电化学性能。主要内容如下：　　 1、碳纳米管负载铂复合物及其在直接甲醇燃料电池中的应用：通过DMF分散碳纳米管，并添加4,4-连吡啶作为捕捉剂，在乙二醇体系中，一步原位还原，成功地将Pt纳米颗粒均匀分散到碳纳米管表面。这种方法具有简单快捷、碳纳米管不需要进行预处理、反应一步完成、反应条件温和的优点。反应过程中的PtCl42。反应完全，提高了Pt的利用率和负载效率，且其负载量可控，有助于制备不同用途的催化剂。通过热处理去除碳纳米管上的有机吸附物，并使Pt纳米颗粒结晶性更好。循环伏安测试表明所制备的Pt/MWCNTs复合物对甲醇的催化氧化具有较高的能力，其催化性能是商用E-TEK催化剂的两倍，抗CO中毒能力也更强，在直接甲醇燃料电池中具有广阔的应用前景。　　 2、CuO和CuO-CNTs复合微纳球的制备及其作为锂离子电池负极材料的应用：通过简单的溶液相方法，可以合成CuO的自组装的微纳球，电化学测试结果表明，CuO本身的循环性能和倍率性能较差，这是由于CuO本身的低电导率和反应过程中的体积膨胀造成的。为了提高其储锂性能，在CuO复合微纳球的合成溶液中添加碳纳米管制备CuO-CNTs复合微纳球。通过构筑碳纳米管三维导电网络，CuO-CNTs复合微纳球的电导率比CuO提高了5个数量级。锂离子电池测试表明，CuO-CNTs具有很好的容量保持能力和倍率性能，有效地提高了CuO微纳球的性能。这是由于三维碳纳米管网络在充放电过程具有三维导电集流体和弹性缓冲体的双功能作用，缓解了材料由于体积膨胀所产生的内应力。这种方法简单有效，并可以扩展到锂离子电池其他的电极材料中。　　 3、金属氧化物-碳纳米管纳米复合结构的制备及其在锂离子电池中的应用：发展了一种通过溶液相控制水解的方法，制备了金属氧化物-碳纳米管复合纳米材料。通过这种方法，成功地制备了Fe2O3-CNTs层级纳米复合结构、NiO-CNTs纳米复合物和TiO2-CNTs纳米复合结构三种材料，并对它们的结构和性能进行了表征。三种金属氧化物-碳纳米管纳米复合材料的结构均是以碳纳米管为核，氧化物为壳，表现出了较好的电化学储锂行为。这主要是由于碳纳米管核的三重功能作用。首先碳纳米管作为储锂活性材料的一部分，提高了材料的储锂性能；其次碳纳米管又作为电子传输的通路，使纳米复合材料的电子传输更为容易，提高了材料的导电性，进而提高了材料的电化学性能；再次，碳纳米管也能作为弹性缓冲体，有效地缓解了循环过程中的体积膨胀。这种方法仅仅只需控制水解反应速率，在同一液相内一步即可完成，具有简单经济、能耗低、操作方便和便于实现规模化生产的优点。而且本方法还可以扩展到其他的氧化物，具有一定的普适性。