本發(fā)明涉及一種二氧化鈦/石墨烯復合材料及其制備方法與在能源和清潔環(huán)境領(lǐng)域應用。石墨烯所占的比例為1～25wt％，其余為二氧化鈦；其中，二氧化鈦的形態(tài)是介孔結(jié)構(gòu)或高能面占優(yōu)，且二氧化鈦都均勻分散在石墨烯表面。采用鈦源與石墨烯為初始原料，以水或有機溶劑為反應溶劑，通過水熱合成或水解反應，得到具有介孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦或高能面占優(yōu)的二氧化鈦納米片與石墨烯復合的納米復合材料。本發(fā)明能在水溶液體系中進行，且產(chǎn)物結(jié)晶度高。該復合材料可應用于動力離子電池負極材料，具有較高充放電容量、優(yōu)異大電流充放電、穩(wěn)定循環(huán)性能，也具有非常好的光催化性能，可以用于有機污染物光降解和光解水制氫。