随着经济和社会的不断发展与进步,人类对于资源的消耗越来越大,由此产生了一系列如资源短缺、环境污染等问题。为了促进科技进步和环境保护,倡导节能减排,提高可再生资源的有效利用,以及研发新能源材料已成为科技发展的重要方向。锂离子电池由于其较高的能量密度和较长的循环寿命等因素在能源储存设备上得到了广泛的应用,目前已经成为商业领域应用中较为成熟的研究方向。地球上锂资源的储量相对有限,这导致锂离子电池在大规模储能方面的应用受到了限制。钠元素含量丰富,成本低,并且钠离子电池拥有与锂离子电池相似的电化学嵌入机制。因此,钠离子电池有望替代锂离子电池应用于大规模电能储存系统中,近年来受到了广泛关注。早期对于钠离子电池电极材料的研究主要集中在正极材料方向,但锂离子电池石墨碳材料很难直接应用于钠离子电池,对负极材料的研究和改性也是一个重要的研究课题。金属以及金属氧化物作为负极材料具有较高的理论比容量,因此具有较好的应用前景。然而由于Na⁺比Li⁺半径大,且这类电极材料在充放电过程中往往会产生较大的体积变化,造成结构的塌陷,从而导致容量快速衰减。本文主要以金属和金属氧化物为研究对象,通过结构设计和碳材料复合改性,改善材料的结构稳定性、倍率性能和循环稳定性,以获得性能优异的钠离子电池负极材料,主要内容如下:（1）采用介孔二氧化硅SBA-15为模板,制备了具备有序介孔孔道的Fe₂O₃/C复合材料（M-Fe₂O₃/C）。通过比较得出共灌法制备的复合材料具有介孔的棒状形貌,Fe₂O₃纳米颗粒分散于碳材料中构成Fe₂O₃/C介孔壁,M-Fe₂O₃/C具有有序的介孔孔道,有利于电解液的浸入和钠离子的运输,也为活性材料体积膨胀提供有效的缓冲空间。较大的比表面积提供了大量的活性位点,有利于钠离子的扩散,纳米Fe₂O₃颗粒减少了钠离子的扩散距离。碳材料一方面作为基底可以有效缓解Fe₂O₃颗粒在充放电过程中体积较大的变化,另一方面其本身多孔结构也有利于钠离子的嵌入-脱出,为整体材料贡献容量。研究了复合材料中Fe₂O₃含量对材料电化学性能的影响,当材料中Fe₂O₃含量为36.7%（质量比）时,在0.01-3 V电压范围内,在100 mA g^-1电流密度下循环充放电100圈后,放电比容量高达272.5 mA h g^-1。尤其在大电流密度下(2000 mA g^-1)循环300圈后放电比容量仍能达到101.9 mA h g^-1,显示出复合材料优异的倍率性能和循环稳定性。选择其他前驱体也可以获得具有有序介孔结构的金属氧化物/碳复合物,对于此类形貌结构材料的合成具有借鉴意义。（2）以SbCl₃和抗坏血酸为原料,通过水热法合成具有球形结构的碳包覆锑材料,即Sb₂O₃/Sb@C复合材料。该材料中Sb₂O₃和Sb包裹于碳球中,并分散在碳球的中心位置。碳球直径在400-600 nm范围内,Sb₂O₃/Sb颗粒在40-60 nm范围内,且无明显团聚现象。用作钠离子电池的负极材料中,与纯碳球材料相比,锑的加入明显提高材料的容量,同时能保持很高的循环稳定性和倍率性能。尤其在5000 mA g^-1的大电流充放条件下,材料在循环3000圈后比容量仍能保持在115.5mA h g^-1,显示出Sb₂O₃/Sb@C电极材料具有非常长的循环寿命,充放电后的的电极材料仍然保持其球形结构,说明材料具有优异的结构稳定性。对于大规模储能领域具有较好的应用前景。