本发明公开了一种铝、钒共掺杂双层多孔壁钛合金纳米管阵列可见光催化剂及其制备方法与应用。该双层壁纳米管阵列具有内层壁多孔、外层壁光滑的特殊形貌,质量百分比化学成分组成:铝:3.05~6.01%、钒:2.35~2.87%、氧:20.14~30.83%,其余为钛。本发明具有规整的独立管壁阵列结构、内壁多孔外壁光滑的特殊形貌、良好的可见光响应、快速电子传输通道以及较大的吸附性能,其可见光催化性能较纯钛纳米管阵列显著增强。本发明在太阳光的利用效率和光生电子空穴分离能力方面潜力巨大,能够广泛应用于光催化及光电催化废水治理、大气净化等方面。