本发明公开了一种具有高催化活性的纳米二氧化钛的制备方法,其制备原料包括钛酸丁酯前驱体,氧化处理得到的双醛基纳米晶纤维素,并选择性添加增稠剂和表面活性剂,制备方法分别配制钛酸丁酯及双醛纳米晶纤维素的溶液,在高速剪切下得到两者的均一混合物,将该混合物进行凝胶和高温煅烧处理即得目标产物。通过以富含双醛基团的氧化纳米晶纤维素作为基材,并结合增稠剂、表面活性剂等辅料的作用,在水热‑冷冻干燥及后续的阶梯式升温煅烧的反应过程中,诱导前驱体钛酸正丁酯结晶成为麦穗状纳米二氧化钛晶体颗粒。该晶体颗粒在水中具有良好的分散性,并且可以有效提高其对废水中色素的处理效率,实施例中的最优效果可以在12min内使甲基橙的降解率超过98.5%。