本发明涉及复合催化剂材料技术领域，是一种炭负载二氧化钛复合催化剂及其制备方法和应用，前者以钛酸四丁酯为钛源，利用Ti4+与海藻酸钠配位交联合成海藻酸钛凝胶，经过冷冻、干燥得到海藻酸钛气凝胶，在氮气氛围下，经过高温煅烧得到均匀分散的三维多孔的炭负载二氧化钛复合催化剂。本发明炭负载二氧化钛复合催化剂不仅对环境友好，且经济有效，可以快速降解染料废水中的有机污染物，降解效果好，具有良好的光催化活性、高稳定性和可重复使用性的特点，为多糖作为碳载体提供新思路。