TiO₂纳米管阵列作为一种新型纳米半导体材料，以其高比表面积、高吸附能力和良好的光催化活性等独特性能，引起了国内外研究者们的极大兴趣，并已在太阳能电池、制氢、传感器、光催化、污染物降解以及生物技术等领域取得广泛应用。电化学阳极氧化法是目前制备TiO₂纳米管阵列最为常用的方法，然而对于制备形貌可控TiO₂纳米管阵列的具体制备工艺尚未成熟。本文主要开展了不同电解液体系中电化学阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列的研究，系统探讨了工艺条件对其生长的影响并初步探索其生长机理。其中，首次尝试采用无水混合有机电解液体系实现TiO₂纳米管阵列的可控制备。此外，作为对具有独特结构的TiO₂纳米管阵列实际应用的初步探索，我们分别利用其作为光催化剂进行了光催化降解亚甲基蓝和光催化还原CO₂的实验，考察了TiO₂纳米管阵列的光催化氧化性能和光催化还原性能并分别探讨其光催化机理。主要研究进展及结果如下：1.在中性SO₄^2-/F水基电解液中成功制备出具有理想形貌的TiO₂纳米管阵列。对TiO₂纳米管阵列生长的工艺条件的探索过程中，我们分别考察了磁力搅拌、体系温度和阳极氧化时间对其生长的影响。结果显示磁力搅拌对TiO₂纳米管阵列生长具有一定的干扰作用，相对于15℃，30℃下其生长速度更快。在该电解液体系中，20V下阳极氧化最佳时间为2h。热处理过程未对其形貌结构造成明显影响，450℃下退火后的TiO₂纳米管阵列呈锐钛矿相。此外，通过观察阳极氧化过程中电极电流随时间的变化，初步探讨了水基电解液中TiO₂纳米管阵列的生长机理。2.首次采用乙二醇/甘油混合有机电解液实现TiO₂纳米管阵列的可控制备。不同电解液组分的实验结果证明仅当乙二醇/甘油体积比为1：3时可以获得理想形貌的纳米管阵列。在该电解液体系下，分别通过调节阳极氧化时间和电压对TiO₂纳米管阵列的厚度和管径进行控制。热处理过程同样在获得锐钛矿相的同时未对其形貌结构造成明显影响。此外，对比探讨了有机电解液和水基电解液中TiO₂纳米管阵列的生长机理。3.分别利用TiO₂纳米管阵列进行光催化降解亚甲基蓝和光催化还原CO₂的实验。结果显示，TiO₂纳米管阵列都表现出较好的光催化活性。光催化降解亚甲基蓝实验证明TiO₂纳米管阵列具有较好的光降解性能，其活性明显优于P25型TiO₂；而光催化还原CO₂实验证明其具有还原CO₂的性能，主要有机产物为甲醇和乙醇。漫反射光谱显示TiO₂纳米管阵列具有比P25型TiO₂更小的带隙宽度。此外，通过上述实验结果，分别探讨了两个过程中TiO₂纳米管阵列的光催化机理。