一种复合光催化剂及其制备和应用,采用的是石墨烯-PbS/TiO2纳米复合材料,所述的复合材料是由石墨烯和PbS半导体纳米颗粒经电沉积复合在二氧化钛纳米管阵列的外表面和纳米管阵列开口处及内表面而成。由本发明所设计一种新颖、高效环境功能纳米材料—石墨烯-PbS/TiO2,可用作光催化剂,在有机污染物废水处理方面具有优异的性能。