采用具有丰富分级多孔结构的豆芽为模板,经水热法合成仿生形态的纳米CeO_2/石墨烯催化剂。使用XRD、拉曼光谱(Raman)、TEM、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)、N2吸附-脱附仪和光解水制氢系统等分析表征手段对CeO_2/石墨烯催化剂的结构、形貌及光催化性能进行分析。结果表明,所制备的CeO_2/石墨烯光催化剂不仅继承了豆芽模板高孔隙率和大比表面积的特点,而且保持了豆芽的形态和微观特征。该催化剂是由约5.6nm CeO_2纳米晶与具有生物形态的仿生石墨烯片层结构结合而成。制得的CeO_2/石墨烯复合材料内部存在大量由CeO_2/石墨烯催化剂纳米颗粒堆积而成的纳米孔,其孔径集中分布于15~45nm左右,这种微观结构使CeO_2/石墨烯催化剂具有超大的比表面积,提高了催化剂对光生电子空穴对的捕获能力。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知,CeO_2/石墨烯复合材料的可见光利用率显著增强,光解水制氢效率6h后可达到671μmol(h·g)-1,远高于标样CeO_2的51.67μmol(h·g)-1。