本发明提供了一种二硒化钼/氮掺杂石墨烯复合材料，所述复合材料包括氮掺杂的石墨烯以及复合在所述氮掺杂的石墨烯片层上的二硒化钼纳米片。本发明通过杂原子掺杂和二硒化钼修饰的协同作用来提升锂硫电池的电化学性能，其中氮原子掺杂石墨烯，增强电池充放电过程中物质的传输与交换，同时提高正极表面的电子传输能力，提升活性物质利用率的同时，在一定程度上抑制多硫化锂的穿梭效应；而且采用二硒化钼进行修饰，作为多硫化锂的化学吸附位点及催化活性位点，催化多硫离子的快速转化，加快动力学反应，抑制穿梭效应，进而明显提升锂硫电池正极材料的循环性能。同时，该复合材料具有特定的层状形貌和微观结构，进一步提升了复合材料的作用效果。