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水电解反应中，阳极析氧反应(oxygen evolution reaction，OER)涉及四电子转移，是水电解过程的主要阻力，而由于质子交换膜的强酸性与析氧过程的强氧化性，使得析氧催化剂中IrO2不可取代，制备高活性、低贵金属载量的阳极析氧催化剂是发展固体聚合物水电解器的关键。一维纳米阵列不仅具有较高的比表面积，而且其高度有序的阵列结构能增强电子传导与传质，本论文将以阳极腐蚀法制备具有单一取向的二氧化钛纳米管阵列(TiO2nanotube arrays，TNTA)，并将其作为载体及牺牲模版对IrO2进行修饰，制备具有单一取向的一维有序结构的IrO2/TNTA负载型催化剂与IrO2纳米阵列膜电极组件。 以TNTA为载体制备IrO2/TNTA负载型催化剂时，通过在氢气气氛煅烧处理制备氢还原的TNTA(H-TNTA)能有效提高TNTA的导电性。SEM、XRD、XPS分析表明，相较于空气气氛下煅烧的TNTA（air-TNTA），氢气气氛下煅烧处理把TNTA表面部分的Ti4+还原为Ti3+是其导电性提高的主要原因。将H-TNTA作为催化剂载体，以电化学沉积法制备IrO2/H-TNTA，在IrO2载量相同的情况下，IrO2/H-TNTA的析氧活性比IrO2/air-TNTA高7倍。通过在H-TNTA表面沉积致密的IrO2催化层能有效防止H-TNTA氧化，提高IrO2/H-TNTA的稳定性，当载量大于2mg/cm2，IrO2/H-TNTA的稳定性显著增强。 以TNTA为牺牲模版探索了一种合成IrO2纳米阵列膜电极组件的新方法:将IrO2/air-TNTA热压转移至Nafion117膜，并利用两步法依次采用0.1％HF溶液与20％HF溶液去除模版中的钛基底与TNTA薄膜，获得IrO2纳米阵列膜电极组件。由于H-TNTA存在一定的氢脆现象，不适合于热压处理，所以采用air-TNTA作为牺牲模版。所制备的IrO2纳米阵列具有单一取向的纳米多孔膜与空心纳米柱的复合结构。在TNTA模版去除的过程中，IrO2纳米阵列可能会部分从Nafion膜上脱落。我们探索了制备过程中影响IrO2纳米阵列完整性的因素，并在纯水体系中测试了膜电极组件的电化学析氧活性。结果表明，IrO2/TNTA中IrO2的载量、热压前在IrO2/TNTA上涂覆Nafion膜溶液的量以及模版去除方法对所制备IrO2纳米阵列完整性具有显著影响。电化学析氧活性测试结果表明在IrO2纳米阵列表面浸渍涂覆适量的Nafion聚合物，能有效提高膜电极组件的析氧活性，但过量的涂覆会覆盖大部分IrO2表面导致析氧活性下降。膜电极组件的析氧活性随TNTA模版的管径增大而增强，当牺牲模版为15V氧化电压下制备的TNTA时，IrO2纳米阵列膜电极组件的析氧活性最高，在电压为1.5V vs.RHE下，电流密度为8.72mA/cm2。