本发明公开了一种制备高光催化活性气凝胶TiO₂的方法。其步骤是，先将非钛醇盐钛源溶于醇和水混合溶液中，搅拌均匀后加入计量的环氧化物，其中钛源选用四氯化钛、三氯化钛或硫酸钛；环氧化物采用环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷或环氧丁烷中；有机醇溶剂采用甲醇、乙醇、异丙醇或叔丁醇。上述制备过程可在短至数分钟内得到半透明的钛氧化物块状醇凝胶，进一步经老化、超临界干燥及焙烧处理可得到晶粒大小、孔结构及晶型等微结构性质精细可调的比表面积大于100m²·g^－1的纳米晶气凝胶TiO₂块体或粉末。在硝基苯降解等污水处理应用领域中，本发明气凝胶TiO₂具有比商用P－25光催化剂高达近三倍以上的光催化活性。