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纳米阵列是纳米基本单元在一维、二维或三维尺度上构建的有序的周期性结构。除了具有单个纳米单元所具有的量子效应、尺寸效应和表面效应外,还有很多特殊的物理和化学性质,扩展了新型功能材料的研究范围。尤其是过渡金属氧化物纳米阵列,由于其价格低廉、性质稳定、带隙可调等优点,在催化、储能方面等具有重要的应用价值。其中,氧化铁(α-Fe2O3)和四氧化三钴(Co3O4)是当前研究较多的两种过渡金属氧化物。本文中通过一种简单的液相化学沉积法对α-Fe2O3和MxCO3-xO4阵列进行可控合成,研究了它们的催化性能。该研究为揭示物质结构调控和性能优化的关系提供了有价值的参考和依据。本文的主要研究内容如下：1、利用改变溶液pH、铁源、温度及表面活性剂等合成条件,制备了不同形貌的α-Fe2O3纳米晶(Fe-SC,Fe-LC,Fe-SR,Fe-LR)。通过XRD、HRTEM和SAED等分析,不同形貌的纳米晶暴露的优势晶面是不同的,其中Fe-SR暴露了更多的(110)面,从而使其对CO氧化具有最高的催化活性。通过晶体结构分析知,(110)面上的Fe原子密度大于其他晶面,从而为催化反应提供了更多的活性位点。2、两步法合成了Ag-α-Fe2O3海胆状微球,该材料具有对丙酮分子的气敏性能。通过研究不同反应时间前驱体的形貌变化,提出了海胆状α-Fe2O3的形成机理。海胆状多级结构的大比表面、介孔存在和Ag的增敏效应,使得Ag-α-Fe2O3对丙酮具有较低的检出限、较宽的线性范围和较高的灵敏度。同时,探讨了Ag-α-Fe2O3的气敏机理。3、通过电沉积法得到了α-Fe2O3纳米棒阵列,并研究了其生物检测NO2和H2O2的性能。该阵列电极可催化NO2-的氧化和H2O2的还原。在0.1MPBS中,阵列电极检测NO2的线性范围是0.2～5000μM,灵敏度是135.36μA mM-1cm-2,最低检出限01μM;而检测H2O：的线性范围是0.5～3000μM,灵敏度是77.30μAmM-1cm-2,最低检出限0.2μM。4、采用电沉积法和水热法在FTO上分别制备了α-Fe2O3纳米片(Fe-NWs)和纳米柱(Fe-NPs)阵列,并研究了该材料的光电分解水性能。研究发现Fe-NPs的生长晶面是[110],而Fe-NWs的是[100]。Fe-NPs阵列电极的起峰电位是0.68V而Fe-NWs的则是0.86V。Fe-NPs的饱和电流密度达到了1.20mA/cm2是Fe-Nws的6倍。通过紫外一可见吸收光谱表明Fe-NPs的带边吸收向长波长方向发生了偏移。光电转化效率测试表明Fe-NPs在360nm,1.23V时达到15.94%,而Fe-NWs的是4.91%。另外Fe-NPs中存在的氧缺陷使得光生空穴和电子对可以有效地分离而提高载流子浓度。5、通过碱性条件下沉积锌和钴的硝酸盐合成了不同形貌的ZnxCo3-xO4阵列并研究了其OER活性。Zn/Co比例为1：3时,ZnxCo3-xO4电极的OER活性最高,具有较低的过电势和塔菲尔(Tafel)斜率。该材料优异的OER活性可归因于Zn2+的掺杂对形貌的优化(构建多级结构),同时还改变了Co2+和Co3+的化学环境。6、除了向Co3O4中掺杂其他过渡金属离子提高OER活性外,也可通过协同作用实现该目标。首先水热法得到NiCo2O4纳米阵列,再通过原位还原负载Au。Au颗粒在NiCo2O4上单分散负载,当负载量到达2.0wt%时复合阵列电极的OER活性最高。Au通过“溢出效应”向反应位点提供更多的OOH物质,同时作为电子阱加速Co3"/Co4+的转化。7、以6中的NiCo2O4纳米阵列为模板,通过二次生长得到了NiCo2O4@NiO多级复合阵列。该材料具有优异的超电容储能性能。放电电流为1A/g时,比容量达到了2220F/g；倍率特性为73.4%(放电电流为20A/g)；1000次充放电后,比容量保持了原来容量的93.3%。