本发明公开了一种纳米复合半导体光催化剂及其制备方法，它是二氧化钛包裹硫化物或硒化物的复合半导体纳米颗粒。其制备方法包括通过常规湿化学法结合表面活性剂的改性制备单分散性能较好的硫化镉或硒化镉半导体纳米颗粒，继而利用高能量超声引发异质体系相互化学反应，物理作用使钛的有机醇盐在超声条件下的水解产物二氧化钛和硫化镉或硒化镉纳米半导体之间相互吸引和结合，得到核壳结构的二氧化钛包裹硫化物或硒化物的纳米复合半导体光催化剂，其微结构优良、稳定性好、光催化性能优异、厚度均匀可控。本发明拓展了光催化剂的响应波长范围，抑制了电子－空穴的复合，从而提高了参与光催化反应的表面空穴的寿命，提高了催化剂的催化效率。