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高比表面积和特殊结构所衍生的突出物理化学特性使TiO2纳米管薄膜在光催化,气敏,光解水和光伏等应用领域具备极大的应用潜力,因此制备性能优异的TiO2纳米管薄膜以及发掘其应用潜力正成为一个研究热点。论文通过液相沉积-模板法和原位阳极氧化法制备高度有序TiO2纳米管薄膜,研究了TiO2纳米管薄膜的微观结构及其光电化学性能,评价了TiO2纳米管薄膜在光电协同作用下的催化性能,并进一步采用电沉积法制备得到了WO3/TiO2复合纳米管储能薄膜。采用液相沉积法-模板法成功制备了有序TiO2和纳米管薄膜。实验结果表明,在大孔径的AAO模板中易获得形貌明晰的纳米管结构,而在小孔径AAO模板中易获得纳米线;实验并采用液相沉积-模板法制备了SnO2纳米管薄膜。研究了不同电解质体系对原位阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列的影响,结果表明:以含水乙二醇溶液为电解质制备的TiO2纳米管的生长速度快,30min管长可达3μm,且纳米管排列紧凑管壁平滑,长度一致性好。在模拟太阳光的照射下,厚度约2.0μm纳米管薄膜在0.1M的NaCl溶液中的光生电位值达到了450mV,在偏压条件下测得的光生电流密度超过了1mA·cm-2,均明显优于采用无机含氟溶液为电解质制备的纳米管阵列。电化学阻抗分析显示TiO2纳米管的微结构直接影响了其光电化学性能。研究了外加偏压、电解质、溶液初始pH值等因素对TiO2纳米管阵列薄膜降解亚甲基蓝的光电催化性能的影响。实验结果表明,光电协同催化作用和纳米管结构产生的吸附作用极大促进了对有机物的降解效率;研究表明含水乙二醇溶液中制备的TiO2纳米管薄膜在+0.6V（vs. SCE）的偏压下可使初始浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液在60min光照时间内的降解率达到100%,其降解效率要远高于在无机电解质中制备的TiO2纳米管薄膜。采用电沉积法成功地将WO3等储能材料负载到TiO2纳米管阵列薄膜上并详细研究了电沉积的工艺条件对复合薄膜形貌的影响。对WO3/TiO2复合薄膜的开路电位的回复时间测试结果显示,氧化钛所产生的光生电子能被有效地储存而在光照停止后再被缓慢释放,30min的光照使开路电位的回复延时超过到7h,该特性为实现暗态下对金属的光生阴极保护提供可能。