TiO2是当前最有前景的光催化功能材料之一,近年来,TiO2纳米材料的制备与应用得到了快速的发展。作为一种功能材料,其光催化性能很大程度上取决于它的微观结构,因此,如何控制TiO2材料到纳米级以及定向纳米结构,是影响其光催化性能的关键因素。一维TiO2纳米管阵列具有结构整齐、高深宽比、表面能大和吸附性强等特性,在众多TiO2纳米结构材料中脱颖而出,成为最受青睐的研究方向。为了获得最佳性能的TiO2纳米管阵列,一方面需要有效的控制TiO2纳米管阵列的形貌尺寸；另一方面需要通过对TiO2纳米管阵列进行掺杂改性以增大其光响应范围。　　 本文采用阳极氧化法,在含0.4 mol／L HF的乙二醇溶液的电解液体系中成功制备出TiO2纳米管阵列。并对TiO2纳米管阵列采取不同的晶化处理方式,以期获得整齐稳定的晶态TiO2纳米管阵列,另对TiO2纳米管阵列进行非金属元素N的掺杂,分析改性后的TiO2纳米管阵列的光响应范围及其电化学性能,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外.可见光(UV)吸收光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电化学线性伏安曲线(LSV)分析手段对所得样品进行了表征。实验结果表明:　　 1.采用阳极氧化法在有机溶解液中成功制备出TiO2纳米管阵列,其管径约为120-140nm,壁厚约为15-25nm,管长可达50-80μ m。通过调节电压和温度对TiO2纳米管阵列的形貌尺寸进行控制。　　 2.比较了退火热处理与水热处理两种晶化处理方式对TiO2纳米阵列的稳定性及电化学性能影响,实验表明,在100℃以上温度水热处理8h,得到的TiO2纳米管阵列受到一定程度的破坏,破坏程度随温度升高而严重,其晶粒尺寸较小,金属-半导体边界上的肖特基势垒较大。500℃退火2h阵列结构破坏严重,晶粒快速长大,其肖特基势垒较小,而在该温度下退火1h后其阵列结构保存得比较完整,晶粒尺寸与水热处理相当。研究表明,晶化处理过程,TiO2纳米阵列结构特性主要受温度和时间因素影响。　　 3.以尿素为氮源,在500℃的温度下退火1h成功获得了锐钛矿N掺杂的TiO2纳米管阵列。研究表明,该条件下,制备出的TiO2纳米管阵列结构得以完整保存,平均晶粒尺寸约为30nm,N元素以填隙掺杂为主,N原子进入TiO2纳米管晶格间,形成杂质能级,有效地窄化了TiO2的禁带宽度,获得了具有可见光响应的TiO2纳米管阵列。光吸收谱显示,N掺杂的TiO2纳米管阵列的吸收边发生红移。线性伏安曲线表明,其金属-半导体边界上的肖特基势垒所产生的电位平台约为6V,比未掺杂时的电位平台(3V)有较大提高。TiO2纳米管阵列内部电子-空穴对分离所形成的肖特基势垒增大,对提高其光催化活性具有十分重要的意义。