二氧化钛（TiO₂）凭借安全无毒、光电转换效率高、稳定性好等优点,被广泛应用于光催化、染料敏化太阳能电池、生物医疗等领域。论文采用飞秒激光加工与化学处理相结合的方法在Ti基底表面制备出自支撑三维微纳米结构TiO₂,即先通过飞秒激光加工出前期微结构,再采用两种不同的化学处理（NaOH水热法与H₂O₂氧化法）在加工后Ti表面制备微纳米结构TiO₂。凭借其比表面积与光利用效率的优势,通过调控飞秒激光与化学处理参数获得的多种形貌微纳米结构TiO₂光催化性能优越且表现出不同的浸润性变化趋势。飞秒激光结合NaOH水热法可在飞秒激光加工后的前期微结构表面制备由纳米线与纳米片组成的三维微纳米结构TiO₂,相同条件下对甲基橙的降解效率比平整表面纳米结构提高约40%。该方法处理后具有微纳米结构TiO₂的Ti表面表现出超亲水特性,且可以暴露在周围环境中10天后得到保持,50天后接触角仍小于20°。飞秒激光结合H₂O₂氧化可以在飞秒激光加工后的前期微结构表面制备由纳米多孔组成的三维微纳米结构TiO₂,相同条件下对甲基橙的降解效率比平整表面纳米结构提高约80%。该方法法处理后的超亲水钛表面极易向疏水状态转变,暴露在空气中10天后即转变为超疏水状态（接触角大于150°）。