本方法研究了一种基于宽禁带特征半导体热芬顿催化剂,所述热芬顿催化剂是海胆状二氧化钛纳米微球,该微球是以纳米颗粒为代表的0维的二氧化钛;和/或是纳米线、纳米棒、纳米管或纳米花为代表的1维的二氧化钛;和/或是纳米线阵列为代表的3维二氧化钛;所述海胆状二氧化钛纳米微球的直径为1~5μm,在该微球表面的二氧化钛纳米线的直径为10~30nm,长度为100~800nm。本发明所述的热芬顿催化剂在双氧水的作用下自身原位生成Ti3+,并且使双氧水分解为羟基自由基,在无光的条件下处理污水,具有形貌良好、芬顿催化性能优良、循环使用次数多等诸多优点,有望作为处理污水的理想的催化剂在环保处理过程中发挥重要作用,应用前景广阔。