TiO₂纳米管阵列膜（TNAs）因其比表面积大、吸附性好、性能稳定且环境友好等特点在光催化降解有机污染物方面有重大的潜在应用。然而,由于TiO₂较宽的禁带宽度（3.2 eV）和较高的光生电子和空穴复合几率极大地限制了TNAs的光催化效率。为了克服以上缺陷,国内外学者不断探索提高TiO₂的可见光吸收范围和量子产率的方法,其中离子掺杂法由于其工艺简单和改性效果好等优点而受到重点关注。本文采用阳极氧化法制备TNAs,通过控制和优化反应参数实现了TNAs尺寸形貌的可控制备。研究了光催化剂形貌参数对其可见光光催化性能的影响。为了提高光催化剂的可见光光催化性能,本文采用浸渍掺杂法制备了金属离子掺杂和锌-氮共掺杂的TNAs,通过SEM、XRD、UV-Vis、荧光光谱、XPS以及光催化实验等手段对TNAs进行表征和分析。最后,将制备的TNAs应用于光催化氧化深度处理造纸废水,并考察管长对其光催化效率的影响。主要结果与结论如下:（1）在一定范围内,TiO₂纳米管形貌参数（管径、管长）与氧化电压和氧化时间呈线性关系;当纳米管长度等于有效管长时,TNAs的光催化活性最高。（2）高度有序的TNAs具有明显的可见光吸收特性,且其吸收能力随纳米管长度增加而不断提高;纳米管长度增加后,光生电子和空穴复合几率也不断上升;另外,通过对TNAs光催化活性检测发现,TiO₂光催化活性随纳米管长度增加而不断提高。（3）浸渍掺杂一定浓度的过渡金属离子(Fe³⁺、Ni²⁺、Co²⁺和Zn²⁺等)会提高TNAs的可见光吸收范围和吸收强度,然而由于光生电子和空穴复合几率增加,使得掺杂后TNAs的实际光催化效率降低。（4）锌-氮共掺杂TNAs的可见光吸收能力提高效果比单金属离子掺杂的效果更好。锌-氮共掺杂TNAs的光催化效率随Zn²⁺浓度的增加而呈先增加后减小的趋势。当Zn²⁺浓度为0.005 M时,TNAs的活性最大,在可见光作用下,200 min对罗丹明B的光催化降解率达44.77%。（5）TNAs具有光催化氧化处理造纸废水性能,当纳米管长度为1500 nm的TNAs光催化降解造纸废水COD_cr去除率最高为53.0%,COD_cr降至40 mg/L。BOD₅、TOC和浊度的去除率分别达到43.75%、70.91%、39.18%。