二氧化钛（TiO₂）纳米管是一种典型的n型宽禁带半导体氧化物,在光学、电学、光化学和生物学等方面都具有很多独特的性能。由于纳米管结构具有较大的比表面以及更好的电子传输能力而成为国内外众多学者研究的热门材料,并被广泛应用于光催化、染料敏化太阳能电池、气体传感器等多个领域。本文选用阳极氧化法,首先以Ti箔作为阳极,分别在氢氟酸（HF）水溶液、氟化铵（NH4F）/乙二醇（（CH2OH）2）有机水溶液中用阳极氧化法制备TiO₂纳米管。研究表明,在氟化铵/乙二醇有机水溶液中氧化得到的样品,表面结构清晰、纳米管阵列高度有序、分布均匀。通过研究不同的阳极氧化时间对TiO₂纳米管阵列的制备影响,结果表明随着阳极氧化时间的延长,TiO₂纳米管阵列表面的覆盖物逐渐减少,纳米管管口趋于清晰。当氧化反应持续120min时,表面纳米管完全显露并且管径逐渐趋于均匀。此外,本论文通过在FTO导电玻璃基底上磁控溅射沉积Ti膜,并在0.25wt%氟化铵+10wt%的去离子水的乙二醇有机水溶液中,成功的制备出了形貌规则有序、结构可控的TiO₂纳米管阵列,同时详细研究了氧化时间、F-离子浓度、高温退火等因素对在FTO导电玻璃基底上制备TiO₂纳米管阵列的影响。进一步地,本文在Ti箔基底上设计和制备了一种“准隔离”Pd纳米点/TiO₂纳米管复合结构。分析和讨论了纳米管管径、Pd纳米团簇沉积量对制备“准隔离”Pd纳米点/TiO₂纳米管复合结构的影响。实验结果证明40V电压下制备的纳米管阵列,沉积30nm的Pd纳米团簇是较为理想的复合结构,然而阳极氧化电压以及Pd纳米团簇的沉积对晶相结构的组成并没有影响。在应用方面,本文重点研究了“准隔离”Pd纳米点/TiO₂纳米管复合结构在氢传感器上的应用。证明当纳米管的管径约为90nm、Pd纳米团簇厚度约30nm时,基于这种复合结构的氢气传感器性能较佳。当氢气体积浓度为0.5%时,在室温下测试得到响应时间和恢复时间分别为21s和23s。论文详细分析了响应过程中的相关化学反应,并提出和建立了复合结构的物理模型来分析其氢气敏感机理。