本发明涉及催化技术领域，旨在提供一种用于光热化学循环分解CO2的钛钴催化剂及其制备方法。该催化剂的活性组分是由氧化钴和氧化钛组成的，其通式为CoxTi1‑xO2‑x，0＜x≤0.3。本发明的催化剂具有较好的光响应能力、氧化还原性和光致亲水性，具有良好的抗烧结能力，并具有较高的活性。活性组分来源广、价格低廉、无毒，且具有优秀光响应的特点。分散性好，颗粒粒径小，稳定性好。本发明使用水溶液体系，减少了有机溶剂的使用，使用TiOSO4作为钛源，相对TiCl4水解较弱，使得制备过程更可控。