本发明提供一种石墨烯与二氧化钛复合材料及其低温制备和应用方法。该材料石墨复合比例为0.10-1.00 wt%，按如下方法制备，将P25型TiO₂粉体加入10,10'-二溴-9,9'-联二蒽的四氢呋喃溶液中，按照石墨复合比例为0.10-1.00 wt%加入，剧烈搅拌后，将四氢呋喃蒸发，然后将剩余物在200℃处理30min，然后在惰性气体（N₂或Ar气）下400℃煅烧1-3小时，即得到石墨烯与TiO₂复合材料。这种材料应用于染料敏化太阳能电池的阳极中，对电池的光电转换效率有良好的提升效果。该方法制备工艺非常简单，对设备要求低，成本低廉，重现性好，符合环境要求。