随着光催化技术和纳米技术的发展,TiO₂用于环境污染的治理受到了人们广泛的关注。TiO₂纳米管阵列不仅具有TiO₂自身点优点,同时还具有大比表面积和强吸附能力,被广泛应用于光催化、光解水制氢、染料敏化太阳能电池等领域。但是TiO₂本身存在着太阳光利用率低、光生电子与空穴复合快等缺点。因此,研究如何拓展TiO₂光催化剂的光谱响应范围,减少光生载流子的复合,加快光催化反应速度具有重要意义。本论文首先采用阳极氧化法在钛片表面制备得到了TiO₂纳米管阵列薄膜,对三种不同体系的电解液对纳米管形貌的影响进行研究,利用扫描电子显微镜（SEM）对其进行表征,得到如下结果:在HF/H₃PO₄体系中,0.3 wt%的HF浓度的电解液制备得到的纳米管比0.1和0.5 wt%的HF浓度中的表面形貌更好。而在NH₄F/乙二醇体系中,一次阳极氧化虽然能够制备得到管径均一、排列整齐的纳米管,但是纳米管容易产生自聚现象,而超声的方法使得纳米管薄膜容易从基底上脱落。二次阳极氧化可以得到形貌较好的双层的纳米管结构,但是其缺点也很明显,制备工序复杂,且制备时间过长。NH₄F/丙三醇体系中制备得到的纳米管不仅高度有序,而且管径均一。采用电化学阳极氧化法在NH₄F/丙三醇体系中制备了高度有序的TiO₂纳米管阵列,并利用化学浴沉积的方法制备了ZnO/TiO₂纳米管阵列复合材料。利用SEM、X射线衍射（XRD）、紫外可见吸收光谱（UV-Vis DRS）对其形貌结构、组成成分和光吸收特征进行表征,结果表明:化学浴沉积的方法让ZnO成功地沉积到了TiO₂纳米管的表面,形成ZnO/TiO₂纳米管阵列复合材料,并且保留了纳米管的完整结构,为光催化反应提供了较大的比表面积,而复合材料在可见光区域的吸收强度也得到了明显的提升,吸收带则发生了红移。通过测试其光电流和光催化性能,其可见光响应的效果和对亚甲基蓝的降解率均得到明显提升,光催化降解亚甲基蓝的降解率从50%提高到了83%。采用阳极氧化法和化学浴沉积的方法制备了Fe₂O₃/TiO₂纳米管阵列复合材料。对其形貌结构、组成成分和光吸收特征进行表征,结果表明:Fe₂O₃纳米颗粒成功地沉积在纳米管的管间,并且经过修饰后提高了纳米管在可见光区域的吸收强度,材料的光电流也得到了很大提升。通过测试其光催化降解亚甲基蓝的性能,发现在浓度20mmol?L^-1的FeCl₃溶液中修饰的Fe₂O₃/TiO₂纳米管阵列,经过450℃煅烧后,光电流是未修饰的TiO₂纳米管阵列的9倍,其光催化降解率可达80%,比未修饰的TiO₂纳米管阵列高出30%。