本发明公开了一种具有光催化活性的超滤膜及其制备方法和应用，所述超滤膜包括聚四氟乙烯膜，以及负载在其表面的、具有海胆状形状的二氧化钛，所述二氧化钛通过原位生长负载在聚四氟乙烯膜表面。本发明所述具有光催化活性的超滤膜，采用的是溶剂热法合成的海胆状二氧化钛，不仅具有优异的光催化性能和稳定性，还具有较高的比表面积，使其可以对多种有机污染物进行吸附和协同催化；而且，由于光催化剂二氧化钛通过原位生长负载在超滤膜上，使其不易脱落，很好的解决了光催化剂易流失的问题，使超滤膜的光催化性能在长时间使用中具有稳定性。