TiO₂是一种性能优异的光催化材料,但是板钛矿TiO₂禁带宽度较宽(约为3.1³.5eV),存在对可见光的利用率低和量子效率低等缺点,导致板钛矿TiO₂光催化活性低,限制了其实际应用。对板钛矿TiO₂进行改性,不仅可以拓宽其可见光吸收范围,还可以有效抑制其光生电子与光生空穴的复合,进而大大提高板钛矿TiO₂的光催化活性。本研究以四氯化钛和尿素为原料、六水合氯化钴为掺杂剂,采用水热法制备了钴掺杂板钛矿二氧化钛(Co-TiO₂)光催化剂。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、紫外-可见漫反射(DRS)等手段对样品进行表征和分析。选取属于挥发性有机化合物(VOCs)的异丙醇(IPA)作为目标反应物,在可见光条件下光催化降解IPA,分别考察了不同钴掺杂量、IPA初始浓度和Co-TiO₂光催化剂的加入量对板钛矿TiO₂光催化性能的影响,同时探索了这些样品的光催化机理。此外,采用电化学工作站对Co-TiO₂光催化剂进行光电性能测试。结果表明,过渡金属Co的掺杂对TiO₂的物相组成有一定的影响,Co的掺杂量低于10%(物质的量分数)时,样品为单一相的板钛矿TiO₂;当Co的掺杂量超过10%时,样品以板钛矿为主,含有少量的锐钛矿。Co的掺杂对样品起颗粒细化的作用,Co或Co化合物能进入TiO₂晶格内部形成固溶体并抑制TiO₂晶粒变大,使得Co-TiO₂光催化剂颗粒小,并随着Co掺杂量的增加,样品的颗粒尺寸逐渐变小,获得更大的比表面积,并且Co掺杂后光谱吸收发生了明显的红移,Co-TiO₂光催化剂的禁带宽度值明显降低,可见光响应波长拓宽,有利于催化剂活性的提高。此外,Co掺杂量、IPA初始浓度和Co-TiO₂光催化剂的加入量不同有着不同的光催化活性,均存在着一个最佳值,高于或低于最佳值,光催化效率均下降。因此,当Co掺杂量为7%、IPA的初始浓度为1.0×10^-6mol/L和Co-TiO₂光催化剂的加入量为50mg时,Co-TiO₂光催化剂的光催化性能高达91%。