自二十世纪末以来,全球面临着严重的环境污染以及巨大的能源危机问题。治理污染和寻求新能源已迫在眉睫。研究显示,电催化技术的深入发展,可为上述问题提供解决方案。电催化剂对电催化领域的发展起着核心作用。应用缺陷工程构建富氧空位的电催化剂是近些年的研究热点之一,缺陷工程被认为是提高催化剂活性和稳定性的有效策略。探究材料中氧空位的产生及其在电催化过程的作用机制的研究意义重大。本论文应用氧空位缺陷诱导调控催化剂的电子结构及表面结构的策略,探究了含氧空位材料在电化学传感和能源转换与储存中的应用。采用不同的方法调控材料中氧空位,构建了三种含氧空位的纳米材料,并探究了它们的结构、组成等性能,研究了相应的电催化活性,并对相应的电催化机理进行推测。具体内容如下:（1）从富氧空位的二氧化铈材料入手,通过水热煅烧结合的方式制备了立方萤石型CeO₂。应用X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱分析（EDS）的表征分析技术,对所制备的CeO₂的结构,形貌以及化学组成进行了研究。结果表明,成功制备了立方萤石型的CeO₂纳米块。基于其构建了用于测定双酚A（BPA）的电化学传感器CeO₂/CPE,并应用电化学交流阻抗（EIS）,循环伏安法（CV）以及微分脉冲伏安法（DPV）验证了CeO₂/CPE的电化学性能。实验结果表明,CeO₂/CPE的电导率和对BPA的电催化活性均得到了显著提升。DPV结果显示,在0.01?5.97和5.97?49.57μmol·L^-1的BPA浓度范围内,获得了良好的线性响应,其检出限为0.0033μmol·L^-1（S/N=3）。同时,CeO₂/CPE表现出良好的稳定性,可重复性,可重现性和抗干扰性能。同时,CeO₂/CPE在实际样品的分析测定中亦显示出良好的适用性。（2）采用掺杂法制备了铈掺杂钨酸锌（Ce-ZnWO₄）催化剂材料,通过XRD、SEM以及透射电子显微镜（TEM）对Ce-ZnWO₄样品的结构及形貌变化进行表征。使用EDS mapping、X射线光电子能谱（XPS）以及紫外-可见吸收光谱（UV-vis）等仪器对Ce-ZnWO₄样品中氧空位的含量进行论证。结果表明,2%Ce-ZnWO₄纳米棒的晶格收缩,尺寸减小,具有较高浓度的氧空位。基于2%Ce-Zn WO₄纳米棒构建了电化学传感器2%Ce-ZnWO₄/CPE。应用CV,EIS和DPV验证了该传感器的电化学性能。实验结果表明,2%Ce-ZnWO₄/CPE对多菌灵（CBZ）显示出优异的电催化活性,通过DPV法获得CBZ的检测限为0.0033μmol·L^-1（S/N=3）。同时,该传感器还可用于测定多巴胺（DA）和尿酸（UA）,检测限分别为0.0033μmol·L^-1和0.17μmol·L^-1,线性范围分别为0.01?30μmol·L^-1和0.5?100μmol·L^-1。（3）以沸石咪唑盐骨架67（ZIF-67）为模板固定了VO₂纳米颗粒（NPs）,合成了一种新型的Co₃O₄/VO₂纳米杂化物（NHs）。通过XPS,TEM,电子顺磁共振光谱（EPR）和UV-vis等表征技术证实,该复合材料界面电荷重新分布,产生了丰富的氧空位缺陷。应用CV,线性扫描伏安法（LSV）,计时电位法（CP）等电化学测试手段表征了阳极氧析出反应（Oxygen evolution reaction,OER）的反应活性和电容性能。实验结果表明,在10 mA·cm^-2的电流密度下,仅需333 mV的过电位,在5 A·g^-1的电流密度下,比电容可至489 F·g^-1。当电流密度从5 A·g^-1增加到50 A·g^-1时,Co₃O₄/VO₂纳米杂化物的电容保持率为72.9%,表现出良好的稳定性。