本发明实施例公开了一种TiO₂纳米晶及其合成方法，其中，所述纳米晶为锐钛型TiO₂纳米晶，其暴露晶面垂直于[111]晶带轴。该TiO₂纳米晶纯度高、粒径分布均匀，可用于降解甲基蓝溶液和染料敏化太阳能电池中，与商业用的P25TiO₂相比，催化性能和光伏打性能都得到了显著提高。