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本发明公开了一种石墨烯基超晶格金属氧化物薄膜材料的制备方法,其步骤如下:步骤1,选用硅基片作为衬底,进行表面清洗;步骤2,配置石墨烯溶胶液;步骤3,配置改性二氧化钛溶胶液;步骤4,将衬底浸泡至二氧化钛溶胶液内,快速烘干形成二氧化钛前驱膜;步骤5,将二氧化钛前驱膜表面滴加石墨烯溶胶液,旋涂均匀后得到石墨烯膜;步骤6,采用雾化喷涂法将二氧化钛溶胶液均匀分布在石墨烯膜表面,得到二氧化钛覆盖膜;步骤7,在高压反应釜中回流反应,得到掺杂型金属氧化物薄膜;步骤8,蒸汽反应后,退火处理得到石墨烯基超晶格金属薄膜材料。本发明制备方法简单,解决了金属氧化物薄膜的平整度和均匀性低、缺陷大、粗糙度高等问题。