本发明公开了一种高结晶多孔单晶氧化钛-碳纳米管复合材料的制备方法及其应用，以离子液体作为导向剂，水做溶剂，四氯化钛水溶液为钛源，采用微波辅助离子热合成法，清洁快速地合成了高结晶多孔单晶氧化钛-碳纳米管复合材料光催化剂，其单晶氧化钛颗粒大小为40-60nm。所合成的复合材料对Cr(VI)的还原要明显高于商业化P25，而且表现出很好的稳定性。碳纳米管的加入使得这类复合材料具有很好的电子空穴分离效率和更好的反应活性位。此类材料还可以广泛应用于光解水制氢、太阳能电池、抗菌、光催化处理污染物等领域。