本发明涉及一种二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法与在能源和清洁环境领域应用｡石墨烯所占的比例为1~25wt%,其余为二氧化钛;其中,二氧化钛的形态是介孔结构或高能面占优,且二氧化钛都均匀分散在石墨烯表面｡采用钛源与石墨烯为初始原料,以水或有机溶剂为反应溶剂,通过水热合成或水解反应,得到具有介孔结构的二氧化钛或高能面占优的二氧化钛纳米片与石墨烯复合的纳米复合材料｡本发明能在水溶液体系中进行,且产物结晶度高｡该复合材料可应用于动力离子电池负极材料,具有较高充放电容量､优异大电流充放电､稳定循环性能,也具有非常好的光催化性能,可以用于有机污染物光降解和光解水制氢｡