本发明公开了一种CeOx/MC纳米片材料的制备方法和应用，所述制备方法按照如下步骤进行：(1)将干玉米秸秆去除外壳后破碎成小颗粒，置于酸溶液中搅拌，用去离子水洗至中性，过滤，烘干得到生物质碳原材料；(2)称取铈盐溶于去离子水中，搅拌使其完全溶解，得到10‑100mM的铈盐溶液；(3)将生物质碳原材料置于铈溶液中经超声处理、真空处理、二次超声处理后，过滤，干燥；(4)将步骤(3)干燥后的产物在氩气气氛中于600‑900℃焙烧，得到CeOx/MC纳米片材料。本发明提供了制备的CeOx/MC纳米片材料作为锂氧电池正极催化剂材料的应用。本发明实现了CeOx/MC纳米片的规模化可控制备，其中CeOx具有丰富氧空位、超小晶粒尺寸和高负载量，因此表现出优异的锂空电池催化性能。