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近年来，过渡金属氧化物纳米材料，由于有着以下的优点：催化活性高，生物相容性好，高效的能量存储能力，无毒性，快速的电子转移速率，良好的热稳定性，使用寿命长以及对氧化反应的选择性高等，受到人们越来越多的关注。他们在电学、力学、热学、光学、磁学等方面均表现出优异的性能。 本文主要采用简单的水热法等合成技术，制备了二氧化钛纳米棒，ZnO@TiO2二元核壳纳米管阵列，CeO2/MnO2@MnO2中空核壳结构纳米微球材料。并将他们应用在电化学传感器和超级电容器领域。具体内容如下： 1、在金电极上设计了一种简单、高灵敏且选择性好的超夹心结构的电化学生物传感器，应用于蛋白质激酶A的活性检测。在这个方法中，带有5’端羟基基团的肽链先通过自组装，连接到金电极表面，并作为一个用来固定蛋白质激酶A的基底。再利用合成的二氧化钛纳米棒能够与磷酸化肽链特异性结合的特点，将其固定于肽链上。这是由于在肽链上的羟基可以被磷酸化，然后与Ti4+连接。之后，再将一条5’端修饰着磷酸基团的DNA链固定到二氧化钛纳米棒的另一端。当再加入另两条DNA链后，通过DNA的自组装过程就形成了超夹心结构的电极，也就是本文中设计的电化学生物传感器。由于超夹心结构的形成，极好地放大了电化学信号，当有亚甲蓝（MB）存在时，该传感器可以通过差分脉冲伏安测试（DPV）来检测电化学信号，从而达到对蛋白质激酶A的检测。此外，我们还研究了抑制剂H–89对蛋白质激酶A活性检测的影响。研究结果表明，该传感器在对蛋白质激酶A的活性检测上表现出优异的性能。 2、在锌铂基底上成功地制备了ZnO@TiO2纳米管阵列，并作为一种无酶传感器用于葡萄糖和水合肼的检测。ZnO@TiO2纳米管阵列是在锌铂上，通过两步简单的水热合成法制备的。制备的材料可以直接作为工作电极，而不需要将材料修饰到其他电极表面来形成传感器。在葡萄糖的氧化和水合肼的还原检测上，该传感器展现出优秀的电催化性能。在检测过程中，有着很高的灵敏度，快速的响应时间（少于3秒），以及很低的检测限（0.5μM(S/N=3)）。在对目标分析物的选择性测试上，该纳米复合电极能够有效地避开尿酸，多巴胺和半胱氨酸等干扰因素的影响。 3、通过一种温和的方法，以碳球为模板合成了CeO2/MnO2@MnO2中空核壳结构的纳米微球。这个合成过程由三步组成。先是通过自组装的方法制备了核壳结构的 CSS@CeO2前驱体。然后再在高锰酸钾溶液中反应以形成CSS@CeO2/MnO2@MnO2的结构。最后，通过高温煅烧得到两种不同形貌的CeO2/MnO2@MnO2中空核壳结构的纳米微球。我们还探究了该材料在超级电容器中的电化学应用。得到的电极表现出良好的电化学性质，在电流密度为1A g-1时，电容值高达到988 F g-1。