本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及在空心球表面经过溶胶-凝胶过程处理后得到定向生长量子点修饰二氧化钛纳米管的制备方法，以及该方法得到的表面具有催化性能的二氧化钛纳米管。本发明通过表面溶胶-凝胶过程在空心玻璃微球表面包覆一层TiO₂薄膜。再经过煅烧、水热法、合成纳米复合材料过程，得到表面定向生长量子点修饰二氧化钛纳米管的空心玻璃微球。本发明制备的表面定向生长量子点修饰二氧化钛纳米管的空心玻璃微球具有较大的比表面积和质轻，耐腐蚀且具有良好的催化性能，可以作为光催化剂在海洋石油污染物处理方面起到良好的效果。