Ti基底三维微纳米结构TiO2(3D-TiO2)具有比表面积大、光捕获能力强、电荷传输快、可循环利用的优点,在光催化领域具有重要的研究意义和应用前景.采用飞秒激光刻蚀复合NaOH水热法制造Ti基底3D-TiO2,并研究飞秒激光刻蚀的微阵列结构对3D-TiO2光催化性能的影响.采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、SEM、TEM、XRD对3D-TiO2进行表征分析,并对3D-TiO2在紫外光照下进行甲基橙降解性能测试.结果表明,复合方法制备的3D-TiO2由飞秒激光刻蚀的微阵列和NaOH水热法制备的TiO2纳米线组成.与采用NaOH水热法直接在平整Ti表面制备的TiO2纳米线相比,3D-TiO2的染料吸附能力提升100％,光催化性能提升37％.微阵列结构尺寸对3D-TiO2的性能具有明显影响,随着微阵列宽度的减小或高度的增加,3D-TiO2的比表面积增大、入射光反射率降低、光催化性能提高.