本发明公开了一种Ag/TiO2@木质素基碳纤维膜及其制备方法和应用，属于膜光催化材料技术领域。采用静电纺丝和高温活化制备工艺，以木质素为载体，TiO2纳米颗粒为光催化活性中心，通过Ag表面等离子体共振效应拓展TiO2的可见光吸收能力，构筑一种Ag/TiO2@木质素基碳纤维膜光催化剂。本发明将Ag和TiO2纳米颗粒均匀镶嵌在木质素纳米纤维中，解决了粉末光催化剂应用时难回收、易团聚和产生二次污染的问题。所制备的膜光催化剂具有较好的可见光吸收能力和光催化性能，可应用于光催化选择性解聚木质素、光催化降解污染物和海水淡化。本发明实现了木质素的资源化和高值化利用，为该行业的可持续发展提供一种新策略，具有较好的经济和社会效益。