本发明公开一种光催化剂及其制备方法与应用，其中，方法包括以下步骤：将氧化石墨烯溶液和钛酸锶前驱体混合得到混合溶液，向混合溶液中加入Cd前驱体并加热，在加热过程中逐渐加入S前驱体，得到钛酸锶、石墨烯与CdS复合的三元复合光催化剂。本发明采用三元复合材料，实现了石墨烯的电子传输能力以及CdS和钛酸锶的异质结构在同一个材料中同时存在，与二元结构相比，极大地增加了光催化性能；本发明石墨烯的制备不使用任何还原剂，直接利用水热条件将褐色的氧化石墨烯还原为黑色的还原石墨烯；本发明采用一锅法制备三元结构，将钛酸锶和CdS的前驱体和氧化石墨烯混合均匀后放在反应釜中一步反应完成，节省时间和能源。