本发明属于材料技术领域，具体涉及一种具有高催化性能的有机无机杂化的纳米二氧化钛空心球的制备方法。利用原子转移自由基聚合得到两亲性的三嵌段聚合物PEO-b-PDMA-b-PS，并通过大分子自组装形成粒径分布均匀的聚合物囊泡，沉积的钛源随后在囊泡上发生原位溶胶凝胶反应，再经干燥后得到有机无机杂化的纳米二氧化钛空心球。本发明方法能够制得具有高催化性能的杂化的二氧化钛空心球，还可以通过控制环境的酸碱度和聚合物各链段的聚合度来控制纳米颗粒的粒径大小，并且该方法设备简单，工艺重复性好，可控程度高，成本低廉，在水中分散性好，可以广泛应用在光催化降解、太阳能电池等领域。