本发明属于半导体纳米复合材料的制备技术领域，涉及一种利用二元前驱体合成石墨烯复合薄膜的制备方法。该发明采用简单的两步合成路线，通过在水热法中合成两元前驱体，然后经过高温处理使四氧化三铁纳米颗粒均匀的分散在石墨烯纳米薄膜的表面。相对于其他合成方法，此方法制备的石墨烯复合薄膜具有伸展更充分，Fe3O4纳米粒子粒径更均匀，分布范围窄等优点。借助本发明提供的方法，制备出的石墨烯纳米复合薄膜可作为锂离子电池的负极材料，显示了较高的电容量和循环稳定性。 通过本发明提供的无机半导体和石墨烯复合纳米材料制备方法，可制备多种不同种类的复合材料，制备出的复合材料在锂离子电池，无机太阳能电池，药物的靶向缓释与治疗等方向具有实际的应用前景。