本发明提供了一种改性钛酸纳米材料的制备方法，包括：A)将纳米二氧化钛与碱液混合后水热反应，得到钛酸盐纳米材料；所述反应温度为120～165℃，所述反应时间为12～36h；B)将所述钛酸盐纳米材料与酸溶液混合，得到钛酸纳米材料；C)将所述钛酸纳米材料、含氨基的硅烷偶联剂和有机溶剂混合，改性，得到改性钛酸纳米材料；所述含氨基的硅烷偶联剂选自含单氨基的硅烷偶联剂和含双氨基的硅烷偶联剂中的一种或几种。本发明采用水热法，将纳米二氧化钛与碱液在特定的温度和时间下反应制备钛酸盐纳米材料，而后与酸混合制备得到的钛酸纳米材料；上述钛酸纳米材料与特定的含氨基的硅烷偶联剂改性反应，得到的材料对Cr(VI)吸附量高。