本发明是一种混晶海胆状TiO₂空心球，该空心球是壁上长有尖锥的海胆状空心球，其尖锥为金红石相，空心球的壁由锐钛矿相组成；空心球的直径为300~800nm，尖锥的长度为50~200nm。本发明公开了该混晶海胆状TiO₂空心球的制备方法，用无模板简单水热方法合成了金红石相的棒和锐钛矿的空心球并自组装成混晶海胆状TiO₂空心球。本发明混晶海胆状TiO₂空心球是一种n-型宽带隙半导体材料，可广泛应用于光催化、气敏性、太阳能电池等方面。