本发明公开了一种光阳极复合膜、其制备方法及其用途，属于金属腐蚀与防护技术领域。本发明的光阳极复合膜为TiO2纳米管内外表面均附着有MoS2纳米颗粒的TiO2纳米管阵列复合膜。本发明以阳极氧化法在钛箔表面制备的TiO2纳米管列膜为基础，采用水热法在TiO2纳米管内外表面沉积一层具有吸收可见光能力的MoS2纳米颗粒，得到TiO2/MoS2纳米复合膜。本发明TiO2/MoS2纳米复合膜的光生电子‑空穴的复合几率较低，光吸收范围扩展，光电转换效率显著提高；该光阳极复合膜对不锈钢具有非常好的光生阴极保护作用。