近几十年来,TiO₂因其良好的光催化活性、禁带宽、以及光化学稳定、无毒、来源广泛等优点,广泛应用于污水降解、太阳能电池等领域。相比于其他类型的TiO₂纳米材料,TiO₂纳米管阵列材料拥有更高的比表面积,更好的吸附性能、更好的活性稳定性等优异性能。然而,传统的纳米管材料为一端开口、一端封闭,通孔型TiO₂纳米管阵列（Th-TNTAs）则可突破传统材料的结构缺陷,提高材料的光电转换效率、降低电子空穴对的复合率、拓宽其应用范围。TiO₂纳米管阵列的常见制备方法为阳极氧化法。通孔型TiO₂纳米管阵列常见的制备方法有:原子层沉积法、高压击穿法、物理剥离法,这些方法都是以阳极氧化法为基础,通过一定的途径打开底端。本文以阳极氧化法为基础,首次采用双层钛片逐步氧化法实现Th-TNTAs的制备,通过SEM、TEM等手段分析表征了Th-TNTAs的通孔结构和表面形貌,系统探讨了实验条件如电压对Th-TNTAs表面形貌及微观结构的影响。此外,通过将TNTAs应用于亚甲基蓝的降解和CO₂的光催化还原实验中,研究了底端开口对其光催化活性的影响。最后,通过对阳极氧化法的原理和工艺条件对纳米管结构影响的研究,建立了阳极氧化法下TiO₂纳米管生长模型。主要结论如下:1采用双层钛片逐步氧化法可简单有效的实现通孔TiO₂纳米管阵列的制备。2所得纳米管的管径随着温度的升高先增大后减小,在70℃的条件下获得的Th-TNTAs表面形貌最好。相同温度下,氧化时间随着电压的提高不断减少,温度较低或较高时,氧化时间变化差别不大,在30-45℃之间,变化较大。相同电压下,氧化反应时间随温度的增加迅速减少。在低温区随着电压的增大,管径先变大后变小;在高温区随着电压的增大,管径先变小后变大。3通孔型催化剂相对不开孔的TiO₂其催化活性极大提高,开孔的较不开孔效率提高8倍,长度为121μm的催化剂相对于53μm的催化剂相同的时间内催化降解亚甲基蓝的效率则有进一步提高。4阳极氧化过程中,外界施加的电压是纳米管生长的主要驱动力。纳米管氧化层两端的电压与外界施加的压力、电解液的温度、浓度、以及TiO₂自身固有的性质有关,是影响阳极氧化纳米管生长的主要原因。