TiO2纳米管阵列薄膜具有比表面积大、长径比高等特性，因而在光催化、太阳能电池、光解水、场发射等领域都有广泛的应用。目前，通过调节形貌结构来优化性能以及开发新功能是TiO2纳米管阵列薄膜的重要研究方向之一。本文中，制备了几种特殊结构的TiO2多孔薄膜，深入研究了其生长机理，初步探讨这些特殊结构的TiO2多孔薄膜的应用。论文取得的主要结果如下:　　1、通过多步阳极氧化方法首次制备了超薄双通TiO2多孔薄膜，并探讨了多孔表层的形成机理以及多孔薄膜底部的通孔机理。　　2、通过在HF溶液中腐蚀处理具有单层竹节层的TiO2纳米管阵列薄膜得到了大孔间距的超薄双通TiO2多孔薄膜，系统地分析了竹节层的形成机理和演变过程。　　3、制备了分层结构的、竹节&分层混合结构的TiO2纳米管阵列。深入研究了竹节状、分支状、截支状、以及分层结构的TiO2纳米管阵列的形成机理以及这些结构的可控转变。首次制备了分立锥状的TiO2纳米管阵列，并研究了其形成机理。　　4、初步探讨了双通TiO2多孔薄膜的应用。研究表明，超薄双通TiO2多孔薄膜不仅可以作为多孔掩膜应用于纳米点阵列的制备，还可以与铜网等组合形成复合多孔薄膜，有望应用于分子过滤。厚的双通TiO2纳米管阵列薄膜可应用于纳米线/纳米管复合一维纳米材料的制备。