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本发明公开了一种应用于废水处理的纳米二氧化钛复合材料，由(a)纳米二氧化钛和(b)吸附性多孔材料及(c)纳米二氧化钛改性材料组成；所述的纳米二氧化钛改性材料包括惰性金属Ag、Au、Pt或/和过渡金属离子Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或/和稀土金属离子La3+、Y3+、Eu3+或/和Fe Sn、Fe La。本发的纳米二氧化钛复合材料由纳米二氧化钛改性材料、纳米二氧化钛、吸附性多孔材料复合而成，提高纳米二氧化钛的光催化活性和对光的利用率，以及纳米二氧化钛的利用率，对于废水中污染物的分解有显著效果。