TiO2纳米管因具有优异的物理化学性能，良好的电子传输路径，较大的比表面积，被广泛应用于光催化领域。TiO2纳米管的形貌和管尺寸是决定其光催化性能的关键因素，但是目前的研究主要集中在较小管径和较小孔径TiO2纳米管的制备及其光催化性能，此外，管径、孔径大小对TiO2纳米管光催化性能的影响尚无全面的结论。　　本文探究了TiO2纳米管的生长机理、大管径TiO2纳米管的制备工艺以及纳米管径及孔径大小对其光催化性能的影响。针对高氧化电压下制备的大管径TiO2纳米管具有管径大小不均匀及表面形貌较差的问题，本文引入紫外纳米压印技术辅助制备TiO2纳米管，从而改善纳米管管径大小不均匀、表面形貌不规整的缺点。　　首先，本文首次采用在阳极氧化过程中变换电解液方法制备出具有三层结构的TiO2纳米管（多孔层-致密层-多孔层），通过电子电流及氧气气泡模型解释了三层TiO2纳米管形貌和阳极氧化电流-时间曲线之间的关系。结果表明，三层TiO2纳米管的形成是氧气气泡模型及氧化物粘性流动的共同作用，这为大管径TiO2纳米管的制备提供理论指导。　　其次，研究了大管径TiO2纳米管的制备及其光催化性能。探讨了电解液中水含量、氟含量、氧化电压对TiO2纳米管尺寸及形貌的影响。结果表明:水含量低于13 vol％时，管径随水含量的增加而增大，当水含量增加到13 vol％，阳极氧化无法得到明显的纳米管结构;在高氧化电压条件下，纳米管管径并非与电压成正比例关系，氧化电压为170 V时，纳米管管径达到最大，不同管径TiO2纳米管的光催化测试表明，管径的增大有利于提高其光催化性能;纳米管管径随氟含量的增加无明显变化，但是一定程度上增加氟含量有利于提高TiO2纳米管的光催化性能。　　此外，针对高氧化电压、高水含量条件下制备的TiO2纳米管的管壁较厚的缺点，本文采用简单的方法，将已制备出的样品放入含氟溶液中，由于纳米管内层更容易被浸泡，所以通过氟离子与TiO2反应增大了纳米管的孔径。结果显示:浸泡前后纳米管的晶型未发生变化，TiO2纳米管孔径的增大明显提高了其光催化性能。　　最后，本文首次采用紫外纳米压印辅助阳极氧化法制备了TiO2纳米管。结果表明，Ti片上压印的图形对TiO2纳米管的生长具有指导作用，Ti片压印后氧化所得的TiO2纳米管阵列具有明显规整的表面和均匀的管径。