本发明提出一种二氧化钛纳米管阵列的低温结晶制备方法及其应用，属于制备多晶二氧化钛纳米管的技术领域，该二氧化钛纳米管阵列的低温结晶制备方法包括：步骤一：样品制备过程，步骤二：低温结晶过程。本发明提出的二氧化钛纳米管阵列的应用为应用二氧化钛纳米管阵列进行光解水制氢应用。本发明利用封闭反应容器、采用气固界面结晶法进行低温结晶制备二氧化钛纳米管阵列，该二氧化钛纳米管阵列的低温结晶制备方法在制备二氧化钛纳米管阵列时晶型转化温度较传统的煅烧法低得多，仅需110-180℃。本发明结合电化学阳极氧化技术和电化学设备对二氧化钛纳米管阵列进行光解水制氢的应用，使二氧化钛在太阳能电池、光解水制氢方面得到广泛应用。