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随着工业的发展，人们的生活水平有了显著提高，然而，这是以环境污染和能源危机的日益加剧为代价的。因此找到如何使用先进的科学技术来解决环境和能源问题的办法是十分重要的。纳米材料光催化剂能够在室温下利用太阳能促使化学反应的发生，因此利用它来治理环境污染以及生产清洁能源的技术研发工作具有十分深远的意义。目前，纳米光催化技术在环保、化工、医药、食品等领域都发挥着重要的作用，但仍然存在着一些问题。如何在当代科技领域有效地应用这种技术已然成为了当代科学中主要的研究热点之一。（1）TiO2光催化活性不高，对可见光的利用还有待开发，人们对如何提高TiO2的光催化活性，开发高效光催化剂还需要做进一步的研究。（2）半导体光催化氧化活性的关键在于电子-空穴对的复合与电荷转移，因此我们对如何捕获电子，减少电子-空穴对的复合的几率要做更深入的研究。（3） TiO2的制备方法和改性方法还可以优化，制备出光催化性能更好的TiO2光催化材料。本论文研究的主要内容是：一、利用共沉淀法和水热煅烧法制备出TiO2纳米管，研究水热反应中NaOH浓度对TiO2纳米管光催化性能的影响，通过单因素实验和正交试验研究水热反应温度、水热反应时间、煅烧温度、煅烧时间对TiO2光催化性能的影响，从而确定最佳工艺参数。二、利用前面所得到的最佳反应条件制备不同钴离子掺杂量的二氧化钛，对所得到的样品通过X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）分析样品的晶体晶型和内部结构，通过EDS对样品进行元素分析。以亚甲基蓝作为目标降解物研究不同钴离子掺杂量对样品光催化性能的影响，从而得到钴离子最佳掺杂量，使该样品对亚甲基蓝的降解率最高。三、研究光催化过程中光源，亚甲基蓝初始浓度，光催化剂加入量对光催化反应的影响。实验结果表明：当水热反应碱液浓度为10mol/L、水热反应温度为130℃、水热反应时间为36h、煅烧温度为400℃、煅烧时间为3h时，所得的二氧化钛对亚甲基蓝的降解率最高，可以达到81.3%。当钴离子掺杂量为1.3%时，所得到的Co-TiO2催化率最高，为97.2%。实验结果表明钴离子掺杂促进二氧化钛光催化反应，钴离子掺杂1.3%的二氧化钛较未掺杂的样品光催化活性提高15.9%。另外对钴离子掺杂1.3%的二氧化钛样品和纯二氧化钛样品进行XRD、TEM、EDS等表征分析。XRD结果表明最佳工艺参数下制备出的钛氧化物为锐钛矿相。TEM结果表明，最佳工艺参数下制备出的钛氧化物为纳米管结构，管长为50-100nm，管径为15nm左右。EDS分析表明钴离子掺杂在二氧化钛晶格中。亚甲基蓝初始浓度为20mg/L，光催化剂加入量为20mg。