本发明公开了一种石墨烯气凝胶负载催化剂复合材料及其制备方法和应用，本发明直接将纳米金属氧化物催化剂混入胺溶液中，然后在交联和还原氧化石墨烯分散溶液的过程中，让纳米金属氧化物催化剂自然负载在石墨烯片上，所得石墨烯气凝胶负载催化剂复合材料，不但具有石墨烯气凝胶对污染物优秀的吸附作用，同时又具有对污染物优秀的降解能力，实现了吸附和光催化的协同作用。