氧化铜是一种反磁性半导体，其能带隙大约为 1.5eV。在气敏传感器、磁存储介质、太阳能转换、电子、半导体、光学、高温超导、变阻器以及催化等方面都具有广泛的用途。半导体 CuO与绝缘体A12O3 的复合物对多种化学反应有催化作用，是汽车净化器中的催化转化材料。CuO作为固体火箭推进剂的燃速催化剂，能提高燃速。粒子的超细化赋予CuO具有好的性能，如 CuO/ZnO/SiO2，CuO/SiO2，CuO/ZrO2，CuO/SnO2，CuO/ZnO，CuO/A12O3 等超微复合催化剂比普通的催化剂有更良好的性能。如高的机械强度、热稳定性好、催化活性好、选择性高、延展性好等。
纳米粒子粒径小，表面积大，吸附能力强，表面反应活性高。另外，纳米粒子表面的原子键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等因素使表面活性位置增加。这些条件都使纳米材料有可能成为良好的催化剂,纳米氧化铜UG-Cu01能够作为各种反应的催化剂及催化剂的主要活性成分。近年来在氧化、加氢、NOx还原、CO及碳氢化合物燃烧、精细化工等多种催化反应中也得到了广泛的应用，尤其是对二氧化氮分解、氢的氧化、丙烯完全氧化的反应活性均排在金属化合物前列。
CuO是一种重要的燃速催化剂，用于许多AP系推进剂的配方之中，以提高推进剂的燃速。将纳米氧化铜嵌入或粘附于高氯酸铵晶体表面，使其分解温度提前，催化效果和分解速度明显提高；高氯酸铵(AP)是复合固体推进剂的高能组分，它在AP系推进剂中占60%-80%的比例，其特性对推进剂的性能至关重要。尤其是AP的热分解特性，它与推进剂的燃烧特性密切相关。用高能球磨法使纳米氧化铜UG-Cu01嵌入或粘附AP晶体表面形成复合粒子，使AP分解反应的温度进一步降低。
不同形貌的20nm以下的CuO纳米粒子均能强烈催化AP分解，其中分散性良好的球形纳米CuO，催化活性强， 可使AP的高温分解温度降低99-130℃，分解放热量显著变大。
利用室温固相反应制备的平均粒径10nm的CuO纳米颗粒并研究了其催化分解另外一种推进剂RDX的效果，结果表明纳米CuO对RDX热分解有明显地催化作用，它使RDX热分解峰温降低了120℃，分解速率变大。其热分解催化作用与普通CuO明显不同。
NO危害大、污染范围广、消除难。多年来，人们一直在寻找一种脱NO催化剂，用催化还原的方法消除NO。从热力学上分析NO是不稳定的，其分解反应的活化能较高。因此，采用催化分解的方法消除NO是一种较便利而又可行的手段。早在80年代Iwamato等就发现了CuO-ZSM5对NO分解有很高的活性并报道了在此催化剂上碳氢化合物能选择性地还原NO。近年来，研究者选择不同的载体和不同的碳氢化合物，在催化NO分解方面做出了不少有价值的工作。其中载体包括常用的CeO2， A12O3，碳氢化合物有C3H6，CO等。
近年来，半导体多相催化作为一项新的污染治理技术，日益受到重视。纳米TiO2是一种性能良好的光催化材料，在紫外光照射下可有效的降解水体中的污染物。然而，由于TiO2的带隙较宽(约3.2ev)，吸收阈值光波长小于400nm，对太阳光的利用率不高，材料表面的光生电子和光生空穴易复合等问题，影响了TiO2多相光催化反应产业化的进程。艾仕云等采用掺杂纳米CuO对TiO2催化剂进行修饰，结果表明，由于Cu离子掺杂后提高了TiO2对氧的吸附能力，减少了纳米粒子表面电子与空穴的复合，从而加速了光降解反应。
CuO和Cr的掺杂条件下，TiO2对对硝基苯胺的降解过程。通过超声制备的Cu-Cr-Ti复合氧化物具有良好的光催化性能，活性高于纯锐钛矿TiO2。
因此CuO虽然本身不具有光催化活性，但是掺杂在TiO2，ZnO这些主催化剂中，能够使光生电子的寿命增长，大大提高光催化活性。