本发明涉及一种以多金属氧簇作为电催化剂来还原氧化石墨烯并制备石墨烯与多金属氧簇复合材料的方法，所制备的复合材料是具有多孔结构的粉体材料，在催化、锂离子电池和电化学电容器的电极材料等方面具有潜在的应用价值。包括氧化石墨烯的制备、氧化石墨烯与多金属氧簇混合液的制备、多金属氧簇电化学还原氧化石墨烯、石墨烯与多金属氧簇复合材料的分离处理等四个步骤。电子首先从工作电极转移到多金属氧簇，多金属氧簇得到电子被还原为杂多蓝；然后电子从杂多蓝传递给氧化石墨烯，使氧化石墨烯被还原，同时杂多蓝失去电子而变回初始态的多金属氧簇。在还原过程中，多金属氧簇可自发吸附到生成的石墨烯表面，形成石墨烯与多金属氧簇复合材料。