本发明提供的是一种模板法制备的二维TiO₂纳米材料的方法。（1）将氧化石墨烯0.035-0.4g超声溶解到80ml乙醇溶液中；（2）向步骤（1）得到的溶液中加入乙醇60-100ml、十二烷基溴化铵2-4g和浓硝酸3-6ml，混合均匀；（3）将乙醇15-35ml和钛酸四丁酯15-35ml加入步骤（2）得到的溶液中，混合均匀后在高压反应釜中反应，反应完毕后底部沉淀用乙醇清洗3-4次，得到氧化石墨烯与TiO₂复合结构；（4）将氧化石墨烯与TiO₂复合结构经氢气处理，得到还原氧化石墨烯与TiO₂复合体；（5）将还原氧化石墨烯与TiO₂复合体在空气中焙烧，得到片状TiO₂纳米材料。本发明方法成功实现了二维纳米TiO₂纳米材料的制备，以此为光阳极材料组装的染料敏化太阳能电池光电转换效率较高，适合于工业化生产。