通过阳极氧化法制备的TiO₂纳米管阵列（TNAs），具有较大的比表面积、强的吸附能力、可控的纳米管孔径尺寸，良好的生物兼容性、以及优异的电子传输特性，这些特性都使其成为理想的传感基底材料以及光催化载体材料。特别是，通过掺杂制备的复合材料，可有效改善TiO₂纳米管阵列的光电及催化性能。因此近年来，许多学者已将各种金属、金属氧化物或者其他活性催化剂修饰于二氧化钛纳米管阵列的表面制备复合材料，并广泛应用于光电催化剂、传感器、染料敏化太阳能电池等领域。本论文结合近几年来的研究成果，以TiO₂纳米管阵列作为基底，一方面，修饰制备了LaF₃/TNAs复合电极，并应用于氟离子的选择性响应；另一方面，修饰铋膜并应用于有机染料污染物的降解。本论文通过阳极氧化法制备了高度有序的TiO₂纳米管阵列，并通过电化学沉积的方法有效制备了LaF₃/TNAs复合材料，制备的复合材料对于氟离子具有优良的响应活性。研究表明，TNAs是LaF₃的一种优良的载体，制备的LaF₃/TNAs复合修饰材料电极对氟离子的测定具有更高的灵敏度、更小的电极面积、更低的成本和更宽的线性测定范围，同时电极对环境没有污染，实验结果表明，修饰电极对自来水中氟离子的最低检出限（LOD）为4×10^-7mg/mL。此外，还将LaF₃/TNAs电极与顶空单液滴微萃取（SDME）系统相结合并成功应用于复杂物质中氟离子浓度的测定，回归实验的相对标准偏差（RSD）均小于0.45%，回收率为96.3%¹07.3%。另一方面，在制备的TiO₂纳米管阵列的基础上，通过预镀铋膜法制备了Bi/TNAs复合电极，制备的Bi/TNAs复合电极具有良好的光电流响应，并且是一种优良的光催化降解有机物染料的材料，实验结果表明，修饰电极在光催化降解亚甲基蓝（MB）时以红光为光源时，降解效率最好达到97%，在降解甲基橙（MO）时以蓝光为光源时，降解效率最好达到89.2%。此外，相比于粉末状光催化载体，以TNAs为载体制备的Bi/TNAs复合材料应用于光催化降解有机染料污染物方面具有更高的稳定性，更强的可循环再利用能力以及操作更方便等优点。