本发明属于环境催化剂合成领域，一种可高效活化过硫酸盐的石墨烯基中空硫化钴纳米晶及其制备方法，首先在氧化石墨烯表面以沉淀法生长沸石型咪唑酯框架67；然后以咪唑酯框架67为自模版、硫代乙酰胺为硫源，通过溶剂热反应制备中空结构四硫化三钴；最后在惰性气氛中煅烧，通过脱硫反应将四氧化三钴转化为中空硫化钴，同时将氧化石墨烯还原为石墨烯，从而制得石墨烯基中空硫化钴纳米晶；本发明制备的中空硫化钴纳米晶具有催化活性高、自由基产量大、回收利用简单等优点，可强化常规氧化法，显著缩减反应时间，且大幅降低催化剂、氧化剂用量，具有显著的技术经济优势。