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鉴于纳米结构阵列材料相比于无序堆积的纳米粉体材料具有比表面积高、活性位点多、电荷传输能力强的特性,作为催化剂和锂离子电池电极材料均可表现更加优异的性能。本文设计实验方案,以生长在铜箔上的Cu(OH)2纳米棒阵列为模板,分别采用化学浸渍法、液相还原法和金属基底诱导热还原法制备了CuO/MnO2、CuO/Cu2O复合纳米棒结构阵列和Cu20纳米棒结构阵列,并分别研究了它们在催化降解染料废水和锂离子电池中的应用,主要研究内容总结如下：1.以生长在铜箔上的Cu(OH)2纳米棒阵列为模板,Mn(NO3)2溶液为锰源,通过化学浸渍法和后期焙烧制备CuO/MnO2纳米结构阵列,并将其作为催化剂催化H2O2氧化降解酸性品红(AF)溶液,研究AF溶液初始浓度、H202用量对催化性能的影响,结果发现当AF浓度为20mg/L,H2O2用量为0.05 mL时,CuO/MnO2催化剂的催化性能最佳；同时制备CuO纳米棒阵列催化剂和粉末状MnO2纳米棒催化剂,比较相同条件下三种催化剂对AF溶液的催化降解性能,其降解率分别为：94.05%、72.5%、79.6%,说明CuO/MnO2纳米棒阵列催化剂对催化H2O2氧化降解AF染料效果最为优异；探究CuO/MnO2纳米棒阵列催化剂的稳定性和循环使用性能,结果显示同一片CuO/MnO2催化剂经过10次重复利用后,AF溶液的降解率没有明显的变化(首次：94.05%,第10次：90.28%),并且CuO/MnO2催化剂在放大约6倍的染料体系中仍然具有较好的催化性能,说明CuO/Mn02纳米棒阵列催化剂具有良好的应用前景。2.以生长在铜箔上的Cu(OH)2纳米棒阵列为模板,抗坏血酸和NaBH4为还原剂,分别在30℃水浴加热和0-5℃低温条件下,通过“液相还原”和后期热处理得到CuO/Cu2O复合纳米棒结构阵列；并将其作为光催化剂,研究其在可见光条件下对刚果红溶液(CR)的光催化降解性能。结果发现当CR浓度为30 ppm时,CuO/Cu2O催化剂对刚果红溶液的光催化降解率可达93.81%;同时制备CuO纳米棒阵列催化剂和Cu20纳米球薄膜催化剂,比较相同条件下三种催化剂对CR溶液的可见光催化降解性能,其降解率分别为：93.81%、64.28%、48.29%,说明将Cu20负载到具有纳米棒阵列结构的CuO表面可显著提高其对CR溶液的可见光催化降解性能。3.以生长在铜箔上的Cu(OH)2纳米棒阵列为模板,通过金属基底诱导热还原法制备Cu20纳米棒结构阵列,并将其作为锂离子电池负极材料,研究其充放电性能、循环性能及倍率性能,结果表明：Cu20纳米棒结构阵列薄膜具有很好的循环性能和倍率性能,在1.0 C下经过200次循环后放电比容量为358 mAhg-1,在10C下其放电比容量仍然有315 mAh g-1;电化学交流阻抗谱的测试发现Cu20纳米棒结构阵列的电荷迁移电阻仅为59.2Ω,说明Cu20纳米棒结构阵列薄膜具有更高的电子传输能力；同时,设置对比实验研究Cu20纳米棒结构阵列的形成机理,结果发现单质Cu的引入改变了反应吉布斯自由能变从而显著降低了Cu(OH)2到Cu20的相转变温度。