本发明涉及一种石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料，特别是一种石墨烯基四氧化三铁复合材料的制备方法，属于新型碳基纳米复合材料技术领域。实现本发明的技术方案是：以氧化石墨、可溶性高铁盐和还原剂肼为原料，先超声混合均匀后，然后在一定温度下水解反应一步制备石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料，该方法能够使石墨烯担载上粒径均匀、形貌可控的四氧化三铁纳米颗粒；所制备的石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料具有大的比表面积和高的饱和磁感应强度，用作污水处理剂时，具有良好的染料和重金属离子吸附能力。同时要求工艺简单、成本低廉，适合工业化生产。