本发明公开了一种Cu掺杂改性的TiO₂光催化剂，所述催化剂生长于铜钛合金线或合金棒基体上，且在基体圆周面上具有二维结构，其结构单元为Cu掺杂的TiO₂纳米管。本发明还公开了该Cu掺杂改性的TiO₂光催化剂的制备方法，通过电化学阳极氧化法，直接在铜钛合金线或合金棒基体上生长出具有二维结构、且具有较强可见光响应性能的Cu掺杂TiO₂纳米管阵列。采用本发明的二维结构及Cu掺杂TiO₂光催化剂，增加了TiO₂光催化剂的比表面积，有效拓展了TiO₂光催化剂的禁带宽度，从而能够显著提高对降解物的吸附能力并获得对太阳光谱的高效吸收，有利于可见光催化活性的改善，且该TiO₂光催化剂的可回收性好、工艺简单、成本低廉及可控程度高。