本发明钽基分级结构空心纳米光催化材料制备方法及其应用，以金属钽粉原料，将其与氢氟酸，双氧水混合，在高压反应釜中恒温反应，得到表面分支定向生长的空心海胆状沉淀物。用乙醇和水洗涤干燥后得到钽的分级结构空心海胆状氧化物粉末。进一步将其转移到热处理炉中进行氮化热处理，通过控制氨气与水蒸气的比例以及流量和时间，将得到不同氮含量的钽的氮氧化物以及氮化物。制备的钽基分级结构空心纳米材料分解水速率显著提高，通过复合后其催化性能可进一步得到提高。本发明制备的可见光响应的钽基分级结构空心纳米光催化材料具有较高的光量子转化效率，用于太阳能转化利用，在光解水制氢、空气净化及水处理等方面具有很好的应用前景和经济效益。