近年来,二氧化钛作为一种重要的光电化学材料,由于其光电化学性能优良,电子传输速率快,价格便宜,制备简单,毒性低等优点,在催化治理环境问题、太阳能敏化电池、光解水制氢气等方面应用广泛。本论文通过两次阳极氧化法制备高度有序的二氧化钛纳米管阵列,利用脉冲电沉积法在TiO₂上分别沉积Ga₂O₃、MgO和MgTiO₃,从而实现了对半导体改性。并进一步对其光电化学性能和光电化学（PEC）阴极保护性能进行了研究。主要内容如下:（1）采用常规一次阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列,将制备的阵列放入一定浓度的盐酸溶液中超声去除,得到均匀凹坑的Ti基底。在此基础上进行第二次阳极氧化,制备出的TiO₂纳米管阵列高度有序,管壁较薄,管口较大。其光电化学性能相比一次阳极氧化TiO₂纳米管阵列提升了0.5倍,为之后的氧化物沉积提供更好的模板基底。（2）为了进一步提升TiO₂ NTs的光电化学性能,采用脉冲电沉积法制备Ga₂O₃/TiO₂纳米管阵列,改变沉积次数和退火温度,光电化学性能呈现出一定规律。最佳沉积次数和退火温度制备的Ga₂O₃/TiO₂纳米管阵列,在没有破坏高度有序的阵列结构的基础上,载流子密度大大提高;其光电流密度是两次阳极氧化纯TiO₂纳米管阵列的1.5倍,有效的改善了光电化学性能。（3）为了进一步提高TiO₂ NTs的光电化学阴极保护性能,利用Mg的氧化物对TiO₂纳米管阵列进行沉积改性。发现退火温度对修饰材料的形貌有较大影响,同时在600℃时出现了MgO、金红石Ti O₂和锐钛矿TiO₂三相共存的现象。光电阴极保护性能测试显示,在模拟太阳光（100mW,AM1.5G）的照射下,通过MgO/TiO₂ NTs与304不锈钢光电极耦连,瞬态电流密度达到0.25 mA/cm²,稳定后仍达到0.07 mA/cm²,是TiO₂纳米管阵列的7倍以上;光电阴极保护OCP负移至-420 mV,为纯TiO₂纳米管阵列的2倍。（4）进一步提高退火温度达到700℃,制备了MgTiO₃/TiO₂ NTs类核壳异质结纳米管阵列复合结构。在模拟太阳光（100 mW,AM1.5G）照射和0 V偏压的条件下,MgTiO₃/TiO₂ NTs与304不锈钢光电极耦连,光致电流密度可以达到两次阳极氧化TiO₂纳米管阵列的8倍以上,而光电阴极保护OCP负移至-470 m V,为TiO₂纳米管阵列的3倍。实验结果表明,利用脉冲沉积法在TiO₂纳米管阵列上沉积金属氧化物具有可行性,通过调节沉积次数和退火温度,可以很好的改善半导体材料的光电化学性能和光电阴极保护性能,并对不同氧化物的改性机理进行了进一步探究。