TiO2作为一种重要的半导体材料，其优良的光催化性质在利用太阳能和解决环境污染方面具有广泛的应用前景。然而TiO2光催化材料的光生电子-空穴对的复合几率较高，且纯TiO2对太阳能的利用率过低等技术问题严重阻碍了它的工业化应用。本文针对这些问题开展研究，取得的主要研究结果及创新性如下：　　 1、使用阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列，并系统地研究了氧化电压、氧化温度及电解液对阳极氧化纳米管阵列生长的影响。在此基础上，发展了二次阳极氧化法制备了具有分支结构的TiO2纳米管阵列，并实现了分支数目可控。　　 2、以增强光催化效应为导向，采用光催化还原法制备了Ag颗粒修饰的TiO2纳米管阵列。Ag颗粒修饰可以有效地提高TiO2纳米管阵列的光催化效率；并且，Ag颗粒修饰的量对光催化性质也有一定影响。　　 3、设计了具有p-n结双层纳米管阵列，p型半导体Cu2O为内管，外套n型半导体TiO2纳米管，此结构可以有效地提高太阳光的利用率，且表现出好的太阳光催化性能。　　 4、制备了通孔的阳极氧化TiO2纳米管，并以此为模板设计了TiO2/Cu同轴纳米电缆。贵金属Cu可为TiO2导带电子提供有利的归属，防止电子和TiO2价带中的空穴结合造成光污染，这不仅可提高光催化效率，也为光伏电池电极的设计提供了新思路。