本發(fā)明提供了一種具有(001)面暴露的單晶二氧化鈦納米顆粒及其制備方法和應用，涉及納米功能材料技術領域。本發(fā)明提供的(001)面暴露的單晶二氧化鈦納米顆粒及其制備方法，包括以下步驟：采用醋酸將水溶性氟鹽的乙二醇水溶液的pH值調節(jié)至3.0～5.4，得到酸性電解液；以鈦片為陽極，以鉑片為陰極，以所述酸性電解液為電解液，通入直流電進行陽極氧化反應，得到二氧化鈦納米管陣列；將所述二氧化鈦納米管陣列進行退火熱處理，得到具有(001)面暴露的單晶二氧化鈦納米顆粒。本發(fā)明制備的具有(001)面暴露的單晶二氧化鈦納米顆粒與Ti片結合牢固，粒徑小，反應活性高，能夠作為正極材料和光催化材料使用；而且制備方法操作簡單，安全環(huán)保。