迈入新世纪以来,在人类社会与经济发展高速发展的同时,地球上储备有限的化石能源却被过度开发与使用。工业生产中离不开催化剂的使用,研发和利用新型催化剂是缓解能源危机的有效手段。作为地球上储备最丰富、绿色环保的铜基催化剂,由于本身独特的性能使其在众多能源应用领域表现出色,例如作为有机反应催化剂、电催化剂和光催化剂,因此铜基纳米催化剂的设计和研发具有重大意义。本论文通过多种制备方法,将铜基纳米材料与新型碳材料相结合,成功制备出一系列铜基纳米复合材料,并通过多种表征手段对纳米复合材料的形貌和结构进行研究分析。最后,分别研究了铜基复合纳米材料在催化降解硝基苯酚和电催化葡萄糖性能。主要内容如下:1.选择硝酸铜、醋酸铜作为不同的铜源,以氧化石墨烯（GO）为负载材料,通过烧结法制备得到Cu@GO（硝酸铜）、Cu@GO*（醋酸铜）。根据置换反应方程式,通过调节氯金酸使用量控制纳米复合材料中Cu、Au两种元素比例,成功制备得到一系列铜基二元体系纳米复合材料Cu-Au@GO（硝酸铜）、Cu-Au@GO*（醋酸铜）。在降解硝基苯酚模型实验中,以硝酸铜为铜盐前驱体制备而成的Cu-Au@GO（2:1）的催化活性(k_nor=108.69 s^-1mg^-1)最佳,性能是单金属体系Cu@GO(k_nor=4.69 s^-1mg^-1)的22.84倍。在降解其他三种常见有机染料中,该铜基纳米催化剂同样能在使用较少量的情况下,完成对MO,MB和CR的迅速降解。2.通过微波辅助加热法,在多元醇溶剂体系中成功制备了铜基纳米复合材料Cu/GO、Cu-Au/GO,并通过XRD、SEM多种表征手段优化合成步骤。在1M NaOH电解液中,以制备的铜基纳米复合材料用于工作电极的修饰,进行无酶葡萄糖检测性能测试。通过置换反应调控复合材料中Cu、Au两种元素比例,循环伏安法结果表明相同实验条件下Cu₂-Au₁/GO具备最好的电催化活性。通过计时电流安培法确定了+0.45V为最佳工作电位。在优化后的实验条件下,Cu₂-Au₁/GO修饰的电极对于葡萄糖线性检测范围为:2.50μM到3.39 mM。根据拟合曲线计算得出传感器的灵敏度值为1648μA cm^-2 mM^-1,并通过估算得出传感器LOD为0.85μM。最后,在常见干扰物质UA、DA、AA和可能毒害纳米金属离子K⁺、Ca²⁺并存的情况下,该传感器仍能保持对葡萄糖单一检测,并可在较短时间（6次CV连续测试）,与较长时间（30天间隔测试）中保持良好的电催化活性。3.选择碳纳米管（CNT）作为负载材料,在微波法研究基础上成功制备出一系列铜基纳米复合材料:Cu/MWCNTs,Cu-Au/MWCNTs。根据XRD、SEM等表征结果发现,在乙二醇合成体系中加入一定量抗坏血酸才能达到制备不含氧化物的铜基纳米复合材料。不同种类的碳纳米管（SWCNTs、MWCNTs）与其使用量对葡萄糖电催化活性会造成影响,根据循环伏安法测试结果表明以MWCNTs作为负载材料性能优于SWCNTs,且MWCNTs使用量过多时反而会造成电催化活性的下降。已制备的铜基纳米材料性能依次为:Cu-Au/MWCNTs>Au/MWCNTs>Cu-CTAB/MWCNTs>Cu/SWCNTs>Cu/MWCNTs_150mg。由计时电流安培法测试表明Cu-Au/MWCNTs纳米复合材料在+0.35V下,为该传感器最佳工作条件。在优化后的实验条件下,根据线性检测拟合结果可知,Cu-Au/MWCNTs修饰的电极的葡萄糖检测范围为:5μM至2.325 mM,并且计算得出传感器的灵敏度值为1185μA cm^-2 mM^-1,对于葡萄糖检测的电流响应时间约为2s。同时,测试结果表明Cu-Au/MWCNTs修饰的电极在常见干扰物质UA、DA、AA与金属离子K⁺、Ca²⁺并存的情况下,该传感器仍能保持对葡萄糖单一检测。在10次CV连续检测和1800s持续工作后,Cu-Au/MWCNTs修饰电极的电催化活性损耗较少,是一种稳定性良好的电催化剂。