铜基催化剂以其独特的物理和化学性质被广泛应用于各种重要的催化反应中,如水汽变换反应、异戊醇脱氢反应等。本论文通过液相沉淀法成功制备均匀的Cu₁Fe₉O_x和Cu₁Fe₄O_x棒状催化剂。利用X-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及高分辨透射电镜（HR-TEM）等表征手段对Cu基纳米催化剂进行表征,主要考察了晶体结构、表面积、晶面组成、电子结构等微结构信息同粒子尺寸和形貌的关系,并利用原位XRD及X射线光电子能谱（AP-XPS）等原位表征手段对表面活性位进行表征。以水汽变换反应、异戊醇脱氢反应作为探针,考查Cu-Fe-O复合催化剂的催化反应性能。首先,利用液相沉淀法可控合成了均匀的棒状Cu₁Fe₄O_x催化剂。通过原位XRD、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）及程序升温还原（TPR）等手段表征棒状Cu₁Fe₄O_x催化剂的物相组成、形貌和还原性能。通过还原棒状Cu₁Fe₄O_x得到Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒催化剂,原位X射线光电子能谱（XPS）确定Cu⁰/Fe₃O₄表面的铜物种。以异戊醇脱氢反应作为探针,比较了Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒和Cu⁰/Fe₃O₄纳米颗粒的催化反应性能,发现Cu⁰/Fe₃O₄纳米棒比Cu⁰/Fe₃O₄纳米粒子具有更好的异戊醇脱氢反应活性和稳定性,表明棒状Fe₃O₄担载的Cu纳米粒子具有更好的结构稳定性。其次,通过液相相沉淀法成功制备了棒状Cu₁Fe₉O_x前驱体。通过X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对其形貌和相组成进行了表征。发现棒状Cu₁Fe₉O_x的物相组成为CuFe₂O₄和Fe₂O₃。原位XRD和H₂程序升温还原（H₂-TPR）探讨了Cu₁Fe₉O_x的还原性能。可控还原Cu₁Fe₉O_x纳米棒能得到Cu/Fe₃O₄纳米棒催化剂,所得到的Cu/Fe₃O₄纳米棒催化剂不具有低温WGS活性,但表现出较好的高温WGS反应活性。Cu和Fe₃O₄棒之间的相互作用及Cu物种的演变与Cu/Fe₃O₄纳米粒子催化剂不同。近常压X射线光电子能谱（AP-XPS）研究表明还原后主要铜物种是金属Cu。当引入水蒸气和CO时,主要的铜物种是Cu⁺,结合s-TPR结果,认为Cu和Fe₃O₄纳米棒之间的强相互作用使Fe₃O₄纳米棒上的Cu⁰更容易被水氧化为Cu⁺。最后,通过简单的模板法即以氧化钼纳米棒为硬模板,合成具有不同厚度的β-FeOOH纳米管。Fe³⁺的水解动力学对β-FeOOH纳米管的形成有重要影响。通过调整Fe³⁺/MoO₃摩尔比和Fe³⁺水解温度,能够实现可控合成具有不同厚度和内径的β-FeOOH纳米管。焙烧后,β-FeOOH纳米管转化为α-Fe₂O₃纳米管,纳米管的管壁厚度从50 nm变化到128 nm。同时发现,Fe³⁺/MoO₃的摩尔比和Fe³⁺水解温度分别固定为2:1和70 ^oC时,所得到的α-Fe₂O₃纳米管表面积高达149m²/g。以NH₃选择催化还原NO反应作为探针,发现氧化铁纳米管的活性高于纳米片和纳米颗粒。