本发明公开了一种二氧化钛纳米片的制备方法，将烷氧基钛和有机胺稳定剂混合，在200-320℃下进行反应，得二氧化钛纳米片，有机胺稳定剂为碳链长度在C8-C22范围内的脂肪胺。本发明还公开了该纳米片作为吸附剂和催化剂的应用。本发明工艺简单，不需要使用HF等腐蚀性化合物，反应体系中不需要其它有机溶剂，不需要高压设备，过程可控，后处理简单，实现了一锅法制备二氧化钛纳米片。所得二氧化钛纳米片比表面积大，对有机染料的吸附能力大，光降解有机物的催化活性高，可以作为有机染料等有机物的吸附剂、光催化降解有机物的催化剂，其吸附和光催化降解效果比商品二氧化钛(如P25)好。
