本发明提供一种多层石墨烯表面二氧化钛晶型和形貌控制方法，通过在反应液中加入不同的盐酸量，就可以达到控制在多层石墨烯表面获得的纳米二氧化钛的晶型和形貌的目的。其中，当浓盐酸添加量为0～3mL，在多层石墨烯表面获得均匀的锐钛矿纳米二氧化钛颗粒；当浓盐酸量为3.0～4.0mL时，在多层石墨烯表面获得锐钛矿二氧化钛纳米颗粒和多肉植物形状的金红石二氧化钛两种形貌；当浓盐酸量超过4.0mL，在多层石墨烯表面获得金红石晶型二氧化钛，在盐酸量为4.0mL，4.5mL，6.0mL时，获得的金红石二氧化钛为多肉植物形状，花棒状和棒状结构。本发明方法只需要改变盐酸的反应量就可以制备不同晶型和形貌的二氧化钛/多层石墨烯复合纳米材料，制备工艺简单。