本发明公开了一种新型二氧化钛纳米管复合光催化剂及其制备方法和用途。该新型二氧化钛纳米管复合光催化剂包括二氧化钛纳米管和在该二氧化钛纳米管的内壁和外壁表面上的内、外复合碳层。这种新型二氧化钛纳米管复合光催化剂通过将二氧化钛纳米管粉体分散在含有小分子单体或含有小分子单体和贵金属酸或酸盐或贵金属盐的水溶液中进行光催化聚合反应，使小分子单体在二氧化钛纳米管的内外壁表面上聚合生成低聚物，然后进行固液分离、水洗及干燥；再将上述干燥产物在惰性气体保护下进行高温热解而得到。本发明制备工艺简单，可利用清洁无污染的太阳能，有效降低生产能耗及成本。