本发明公开的是一种二氧化钛粒子及其制备方法和应用，制备方法包括：提供中空且表面带有氨基的聚苯乙烯微球作为载体；将载体与含钛源的溶液混合并进行加热，使钛源反应生成二氧化钛并包覆于载体的表面，得到预制体；将预制体依次以第一升温速度升温、第二升温速度升温、第三升温速度升温，进行煅烧得到单分散的二氧化钛粒子，二氧化钛粒子为中空结构且二氧化钛粒子的部分表面凹陷，二氧化钛粒子能够在涂料、纺织物中的应用，本发明二氧化钛粒子粒径增大至微米级时，受光激发产生的光生电子和空穴也能快速到达材料的表面，攻击细菌有机体，实现有效抗菌作用，工艺方式简单，经济效益好，适合批量生产，应用前景广阔。