一种二氧化钛纳米管与纳米棒同轴复合阵列的制备方法，具体属于纳米薄膜制备及染料敏化太阳能电池领域。首先采用阳极氧化的方法在钛基片上制备高度有序的TiO₂纳米管阵列，经300-600℃热处理后在（TiCl₃）和尿素的溶液中进行水热（或溶剂热）处理，再经400-600℃热处理获得一维纳米管纳米棒复合薄膜。所制备的复合薄膜比表面积得到大幅度提高，最大提高71%，将其用于染料敏化电池，其光电转换效率比水热处理前的TiO₂纳米管阵列薄膜的光电转换效率高出68%。