当前环境污染问题正引起世界各国的重视,尤其在民用、工业、农业和军事防御等领域。为了解决环境污染问题,人们把目光转向了制备具有一定降解能力的光催化材料方向,光催化材料已成为材料科学和催化科学研究的热点。纳米TiO2材料是典型的光催化材料,因其具有稳定性好、催化效率高、无污染、无毒等特点,因此在处理有毒和难降解的有机污染物方面得到很好的应用。但是,以往制备的粉体TiO2仍面临二次污染、复合几率高、催化效率很低等问题。还有,TiO2对太阳光的利用率很低,这就阻碍了TiO2在光催化中的实际应用。本课题利用阳极氧化法在钛金属基体表面制备一层高度有序的TiO2纳米管阵列,这种制备方法简单易操作,不仅增大了纳米TiO2的比表面积,而且制得的TiO2纳米管具有很高的催化效率。分别用SEM、TEM、XRD、XPS对样品进行分析,研究氧化电压、氧化时间、电解液浓度、电解液种类和煅烧温度等制备参数对纳米管表面形貌、膜层结构、组成成分和晶型结构的影响,从理论上阐述了TiO2纳米管的生长机理和影响其生长的多种因素；对TiO2纳米管进行N掺杂,提高了TiO2纳米管的光催化性能,并利用SEM、XRD、XPS对制备的N掺杂TiO2纳米管进行表征；通过光催化实验,TiO2纳米管对低浓度的甲基橙溶液进行光催化降解,研讨TiO2几何结构和晶型结构与其光催化活性的关系；利用未掺杂的TiO2纳米管阵列和N掺杂后的TiO2纳米管阵列对相同量相同浓度的甲基橙溶液进行光催化降解,比较未进行掺杂的TiO2纳米管和N掺杂后的TiO2纳米管的光催化性能。结果表明,N掺杂的TiO2纳米管阵列很大程度地提高了TiO2光催化效率。