TiO2纳米管阵列结合了TiO2出色的半导体性能、耐腐蚀性和纳米结构特殊的光、电、磁、性能，在光催化降解有机物、光降解水、染料敏化太阳能电池等能源、环保领域得到了广泛的应用和深入的研究。阳极氧化法是制备高度有序排列的TiO2纳米管最常用的方法，但形成机理尚不明确。主要表现在无法解释同样进行阳极氧化反应，阳极氧化氧化铝(AAO)形成纳米孔结构而阳极氧化钛(ATO)形成纳米管结构的原因。本文以TiF4(TiF62-)水解诱导的氧化钛沉积为基础，对ATO的成孔机理进行了理论模型和实验室制备ATO孔阵列参数的探索，主要内容如下:　　利用有限元模拟计算，本文对ATO成孔机理进行详细探索，尝试建立可以实现阳极氧化制备和AAO孔结构相似的ATO纳米孔结构的理论模型。通过探究阻挡层电阻率改变、体系中有/无TiF4(TiF62-)水解引起的TiO2沉积对电流密度分布的影响，确立了通过改变阻挡层表面形貌来实现理想电流密度分布的建模思路。同时通过对体系中有/无TiF4(TiF62-)水解模型的分析，对ATO成管和AAO成孔的机理进行了科学解释。　　建立Semi-Shaped，利用有限元分析方法对阻挡层电流密度、电场强度、电势分布进行表征。发现Semi-Shaped模型在孔深度大于10nm后电流密度才能实现理想分布。为了减少此限制条件，利用Tri-Shaped模型对阻挡层Semi形貌进行修正和改进，得到阳极氧化初期就能实现理想电流密度分布的6 nm Tri-Shaped模型。对6 nm Tri-Shaped进行孔加深过程的阳极氧化模拟，证明此阻挡层形貌可以在阳极氧化全过程均实现ATO成孔的理想电流密度分布，将其确立为ATO成孔的最佳理论模型。　　以上述模拟结果为基础，对实验室条件下阳极氧化TiO2纳米孔阵列制备进行尝试和阳极氧化实验参数探索。通过一次电解调控阻挡层形貌、调整电解液成分、加入水解抑制剂等方式，确立了阳极氧化ATO成孔结构的试验参数。首次实现实验室阳极氧化获得ATO的纳米孔状结构，通过SEM对其表明形貌和侧面形貌进行表征，发现得到的孔阵列高度有序、排列整齐，在二次电解30 min即可生长达到300 nm。并合理解释了ATO制备过程中纳米条带和纳米花球形成机理。将制备的ATO纳米孔阵列为光催化剂，对甲基橙溶液进行光催化实验，得到其对甲基橙的光催化降解率达36％，显示了其作为光催化材料的应用前景。