全球水污染问题日益严峻，严重危及人类健康，对水污染进行治理迫在眉睫。被称为“百湖之市”的武汉近年来发展迅速，这得益于丰富的水资源，但现今面临的日益严重的水环境污染已成为武汉市经济和社会持续发展的严重障碍。作为中国第二大城中湖的武汉东湖也面临严重的富营养化问题，对东湖的水污染现状进行治理具有重要的现实意义。TiO2纳米管阵列具有优良的光催化性能，可应用于水污染治理领域。但是在光催化后会残留一些小颗粒污染物，影响到材料的重复使用。本参赛作品结合团队成员在纳米结构自组装及其光催化性能方面的研究基础，采用阳极氧化工艺制备了TiO2纳米管阵列，并研究其光催化降解水体污染物的降解效率。针对光催化过程产生的小颗粒污染物残留，使用氟硅烷对TiO2纳米管阵列进行超疏水改性，使其具有自清洁功能。使用场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱分析仪（EDS）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、液滴形状分析仪（DSA）等表征设备对样品的各项性能进行分析，构建了一种具有“光催化-自清洁”协同作用并可被高效循环利用的TiO2纳米管阵列，并以此为核心构件设计了一种具有“三明治”结构功能化器件--循环水处理装置。为解决水污染问题提供了一种新思路。