本发明公开了一种薄膜光催化剂及其制备方法及其应用。将载玻片、FTO玻璃、ITO玻璃、陶瓷片或PAN板作为基底板，使用二氧化钛纳米溶胶浸渍提拉TiO2薄膜,得TiO2/基底板薄膜，将硫化铟锌水热晶化复合在TiO2/基底板薄膜上，硫化铟锌在TiO2/基底板薄膜上生长形成2D多孔片层硫化铟锌，得2D多孔片层ZnIn2S4/TiO2/基底板薄膜光催化剂，所述硫化铟锌在TiO2/基底板薄膜上垂直生长形成2D多孔片层硫化铟锌。本发明具有使用两步法进行制备，分别是浸渍提拉法和水热晶化法，制备工艺简单，原材料价格低廉易得；制备的薄膜光催化剂催化降解反应速率高、可重复使用，可降解多种有机污染物，适用范围广，成本低，能工业化的有益效果。