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光电化学传感器具有响应迅速、灵敏度高、成本低廉的特点，在生命科学、医药、环境污染物监测、食品安全等领域得到广泛的应用。TiO2纳米管阵列由于其良好的光响应、优异的化学稳定性、良好的生物相容性以及一维的电子传输结构，成为光电化学传感器研究的热点。本文制备了TiO2纳米管阵列，并对其改性，实现了其对重金属离子和有机污染物的检测。主要内容如下：(1)通过阳极氧化法制备不同形貌的TiO2纳米管阵列，通过在空气中不同温度的热处理，得到结晶的纳米管阵列，研究了TiO2纳米管阵列在紫外光下对K2Cr2O7的光电流响应。结果表明450oC空气退火3h的TiO2对K2Cr2O7表现出最大的响应电流，其线性范围为0.5μM到72.5μM，最低检测限为0.06μM，灵敏度为1.046μA/(μM·cm2)。与传统紫外可见分光光度计法检测K2Cr2O7相比，TiO2纳米管阵列光电化学传感的结果相一致，并且前者与后者的相对标准偏差（RSD）仅为0.26%。(2)对TiO2纳米管进行N掺杂，改善其可见光下的光电化学活性，研究不同N掺杂量对N-TiO2的形貌和光电化学性能的影响。结果表明500oC下NH3退火3h得到的N-TiO2样品具有最优的可见光光电化学传感性能，其对对苯二酚检测的线性范围为0.5μM到112.5μM，最低检测限为0.09μM，灵敏度为0.154μA/(μM·cm2)。其光电化学传感的结果与传统分光光度计法的结果相一致，两者的相对标准偏差（RSD）仅为1.1%。(3)将TiO2纳米管阵列在Sr(OH)2溶液中水热，随后在NH3热处理，制备了N掺杂的钛酸锶/二氧化钛纳米管阵列异质结结构(N-SrTiO3/TiO2)，改善了TiO2纳米管的可见光吸收，同时抑制了电子和空穴的复合。研究N-SrTiO3/TiO2在可见光下对污染物罗丹明B的光降解，结果表明N-SrTiO3/TiO2比未N掺杂的SrTiO3/TiO2和N-TiO2具有更高的可见光催化活性，其3h可见光降解效率达到52%。