随着科技工业的不断发展和社会需求的不断增长,能源短缺与环境污染成为人类社会面临的两大难题,发展可再生能源及电化学能源利用技术是目前解决该难题的有效策略。光催化技术能够直接利用太阳能生产化石燃料,降解污染物以及进行有机合成,引起了人们的广泛关注。然而以二氧化钛为代表的半导体材料带隙较宽,可见光的利用率低,并且光致电子与空穴容易发生复合,限制了其在光催化领域的发展及利用。在光催化剂设计工程中,采用过渡金属氧化物构筑异质结结构的复合材料可以显著地抑制电子空穴的复合率并且扩展光的吸收范围,被证明是制备性能优异的光催化剂的最有效的方法之一。锂离子电池由于具有环境友好性、较快的充放电性能、较高的能量密度及稳定的循环寿命,成为最有发展潜力的二次电池,被广泛应用于各个领域。石墨作为最具商业应用价值的单电子型阳极材料（Li C₆）,其最大理论容量为372m Ah/g,为了满足日益增长的储能器件的需求,开发多电子型阳极材料成为下一代锂离子电池的主要研究方向,而过渡金属氧化物由于具有较高的理论容量（商业石墨材料的2～2.5倍）成为人们主要关注的对象。本论文通过高温煅烧、化学剥离和静电吸引的方法制备了Cu O/Ti O₂复合材料,采用XRD、XPS、SEM、TEM、EDX和XAFS表征手段分析了复合材料的结构与形貌,采用UV、PL、TRPL、EIS和Mott-Schottky表征手段揭示了复合材料的光学性质。以叔丁基过氧化氢（TBHP）为氧化剂,300w氙灯为光源,Cu O/Ti O₂复合材料为催化剂,光催化氧化苯乙烯反应,考察了煅烧温度、溶剂、负载量等条件下对光催化活性的影响。在温度为450℃,溶剂为乙腈,Cu的负载量为2.5 wt.%的优化条件下,苯乙烯的转化率为40%,苯甲醛的选择性为80%,并且在循环反应中光催化活性稳定,最后推测了Cu O/Ti O₂催化剂光催化氧化苯乙烯的反应机理。本论文通过模板和化学气相沉积的方法制备了碳纳米管封装四氧化三钴纳米粒子的Co₃O₄/CNTs复合材料,采用XRD、SEM、TEM、HRTEM、HAADF STEM、XPS表征手段分析了复合材料的结构与形貌,测试了复合材料作为电极用于锂离子电池的电化学性能,采用in situ TEM手段揭示了锂化过程及存储机理,这种特殊结构的复合材料表现出稳定的循环性能和高倍率性能,在0.5 C的电流密度下循环200次后放电比容量依然达到850 m Ah/g,在2 C的电流密度下放电比容量达到694 m Ah/g。