本论文致力于Ti, V, Cu过渡金属化合物做为能源材料和催化材料的的合成、制备及性能的研究工作。我们对二氧化钛、五氧化二钒纳米材料的合成、改性及性质进行了详细的研究，同时对用水热法合成的不同形貌的钛酸钠纳米材料和羟基磷酸铜晶体材料进行了研究。第一章为绪论，主要介绍了能源材料、催化材料的现状，重点介绍了二氧化钛和五氧化二钒的合成、改性、性质及其应用的概况。第二章，以钛粉为钛源，采用简单的水热合成方法，对二氧化钛进行掺杂改性，成功合成了F, Ca和F, Sr共同掺杂的尺寸为20nm左右的二氧化钛纳米晶。Ca或Sr的掺杂使得二氧化钛纳米晶的尺寸变小，其小尺寸效应和F的掺杂使得它们在可见光区和紫外光下都具有很好的光催化活性。第三章，以单质钛为钛源，在低碱度（1M NaOH）条件下采用水热合成方法，通过控制水热处理的时间，得到了一系列不同形貌的（纳米棒，纳米线，纳米片，纳米带）钛酸钠纳米材料。第四章，采用简单的水热合成方法，以不同的有机胺为形貌控制剂，得到了各种不同形貌的羟基磷酸铜晶体。将它们用于催化苯酚羟基化反应，分别表现出了不同的催化活性。第五章，为了提高五氧化二钒做为锂离子电池正极材料的循环稳定性及比容量，我们以三异丙氧基氧钒为五氧化二钒的前驱体，采用表面溶胶-凝胶的方法与碳材料进行复合，分别得到了五氧化二钒包覆碳纳米管和碳球的材料，并对五氧化二钒包覆碳球材料的电化学性能进行了研究。