本发明提供了一种硅藻土基复合材料及其制备方法。本发明提供的硅藻土基复合材料包括活性组分和载体；所述活性组分为纳米TiO2、纳米Bi单质和石墨烯；所述载体为硅藻土。本发明以硅藻土为载体，以纳米TiO2、纳米Bi单质和石墨烯为活性组分，其中，Bi单质颗粒与纳米TiO2复合形成异质结，通过等离子效应，利于光生电子分离、提高光催化性能，同时，硅藻土基材料上负载的石墨烯能够与TiO2颗粒搭配，提高导电性能，三种活性组分在硅藻土载体上发挥协同作用，显著提升了材料的光催化效率，提高了对NOx的去除效果。