本发明公开一种稀土铈掺杂二氧化钛纳米管阵列结构材料的制备方法和应用，采用二次电化学阳极氧化法，将铈元素加入到刻蚀液，在二氧化钛刻蚀过程中同步负载在生长的二氧化钛纳米管上，呈现有序阵列结构。对制备的铈改性二氧化钛光阳极材料进行了一系列表征与光电催化性能测试，发现其具有优异的光电催化性能，光电流有了很大提升。偏压下增强了对可见光波长吸收，提高了太阳光的利用率，其合成方法简单、反应条件易控制，化学性质稳定，为更好更方便的改性二氧化钛来提升对光电催化性能的研究上提供了全新的思路，具有较为广泛的应用前景。