直接将太阳能转换成电能和利用太阳能光解水制氢是当前备受关注的两个研究方向,其中开发高效廉价的光电极材料是最关键环节。TiO2纳米管阵列因具有独特高度有序的纳米结构和优异的物理化学性能,已成为纳米材料和太阳能利用领域研究的热点之一。本论文分别在金属Ti、TC1(Ti-2Al-1.5Mn)和TC4(Ti-6Al-4V)合金表面制备了TiO2基纳米管有序阵列,并实现了对TiO2纳米管的金属掺杂和硫掺杂,获得了制备规律并揭示了产物光电化学性质,取得了一些创新性成果。采用电化学阳极氧化法,针对纯钛、TC1合金分别在中性0.5wt%NH4F和酸性0.5wt%NH4F + 0.1MH3PO4电解液体系中,制备出较大面积的TiO2基纳米管阵列薄膜,系统考察了极距、电解液温度和热处理温度对产物形貌、晶体结构、光吸收和光电化学性能的影响。中性电解液体系中所制备的纳米管阵列较好的光电化学性质;证实TC1合金在阳极氧化过程中部分锰原子能以阳离子替代的方式占据晶格中Ti4+的位置,从而可有效扩展TiO2纳米管阵列的光吸收范围,使光吸收效、光电化学性能得到显著提高,具有明显的光解水能力。于0.5wt%NH4F + 0.1MH3PO4电解液体系中,在TC4合金表面制备了纳米管有序阵列,系统研究了电解液温度和热处理温度等对产物形貌结构和光电化学性能的影响。采用热硫化法对TiO2纳米管阵列进行硫掺杂,掺杂后样品的光电化学性能大幅度提高,具有突出的光解水特性,显示出良好的化学稳定性和抗光腐蚀能力,有望成为高效廉价的太阳能分解水光电极材料。