纳米TiO₂是一种在紫外光下广泛应用的光催化剂，在污水处理、空气净化、自清洁、除臭等工业领域都有应用，但是，纳米TiO₂在应用中有两方面的限制：一是只能被紫外光激发，太阳光利用率较低（不到4%），而且光生电子和空穴容易复合，导致光催化效率低；二是纳米粒子很容易团聚，导致回收比较困难。解决这些问题的方法是对纳米TiO₂进行掺杂改性和负载，掺杂的目的在于将光催化剂的光响应范围拓展到可见光区域，抑制电子-空穴对的复合；而负载可以避免纳米粒子的团聚，而且方便回收。本文以钛酸四丁酯为前驱体，硝酸铜为铜源，硅藻土为载体，采用溶胶-凝胶法制备了Cu掺杂TiO₂和Cu掺杂TiO₂/硅藻土两种光催化剂；采用XRD、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱等手段对其进行结构和性能表征；以亚甲基蓝为模型污染物，研究了两种光催化剂的光催化性能。结果表明，采用溶胶-凝胶法可成功制备Cu掺杂TiO₂复合材料。当Cu掺杂量为0.5%，热处理温度为500℃，热处理时间为3h时，催化剂用量为0.6g/L时，掺杂样品在可见光照120min后降解率达到55.52%，相对未掺杂样品光催化效率提高了59.36%，表现出较高的光催化活性；优化条件下制备的样品具有锐钛矿和金红石相的混晶结构；TiO₂掺杂后光谱吸收发生了红移，将激发波长拓展到可见光区域。采用溶胶-凝胶法可成功制备Cu掺杂TiO₂/硅藻土光催化剂。当硅藻土的粒度为6.5μm，TiO₂负载量为75%，热处理温度540℃，催化剂用量为2.0g/L时，制备的复合材料具有较高的光催化活性。优化样品在可见光下光照120min后对亚甲基蓝的降解率达到96.61%，是Cu掺杂TiO₂的三倍；将催化剂重复利用3次后对亚甲基蓝的降解率仍在80%以上；复合材料中的锐钛矿TiO₂包覆在硅藻土表面形成了复合结构；复合材料在紫外光区域吸收增强但对可见光的吸收有所减弱。