本發(fā)明涉及一種石墨烯/二氧化鈦納米纖維復合材料及其制備方法和應用，該復合材料以石墨烯作為負載骨架，負載骨架的邊緣和兩面均勻生長直徑6nm～24nm、長度100nm～1000nm的納米纖維狀的二氧化鈦。本發(fā)明的制備方法不僅綠色環(huán)保，而且克服了傳統(tǒng)方法工藝復雜、成本高和產(chǎn)量低的缺陷。本發(fā)明的復合材料作為鋰離子電池負極材料的應用，該鋰離子電池在5C、10C和20C時的比容量分別可達128mAh/g、104mAh/g、85mAh/g。