本发明涉及一种大管径TiO2纳米管、其合成方法及其在光催化降解造纸废水中的应用，将CTAB和尿素先后加入到蒸馏水和无水乙醇混合溶液中，搅拌成透明溶液，将TiOSO4在搅拌下加入到透明溶液中，升温至80°C且在此温度下持续搅拌反应得白色沉淀，经抽滤，洗涤，干燥，研磨煅烧得到大管径TiO2纳米管光催化剂。其管径500-600nm，管壁厚400-500nm，长6-8μm，对造纸废水中的COD具有较高的去除率。