一种利用碳质添加剂改善TiO2阴极脱氧过程的方法，具体工艺过程如下：将TiO2和碳质添加剂的以摩尔比为2:1-19:1混合，以压力为1~5t压制成直径10mm的块体；在800-1000℃下Ar气气氛保护热处理2-8小时，制成TiO2/C复合阴极；将步骤1制备的TiO2/C复合阴极为阴极，石墨棒作为阳极，选择CaCl2熔盐为电解质体系，在800-950℃的温度条件下，施加2~3V的槽电压进行电解，电解时间为5~20h，电解完成后将阴极产物金属Ti和TiCxOy的复合物常温除下，用去离子水和稀酸多次清洗除去来自电解液的氯化物。本发明的优点在于：显著缩短了电解时间，从而有利于加速TiO2阴极的电化学还原速率，少量的碳粉的添加使得电解产物为金属Ti和TiCxOy的复合物。该方法可以显著改善电解过程，有利于大幅度降低能耗，从而降低金属钛的生产成本。