本发明提供了一种CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的制备方法，步骤为将硝酸铈、硝酸氧锆和硝酸钾溶解在去离子水中，然后将氧化石墨烯和去离子水混合，再进行超声处理；将所制备的两种溶液混合，然后超声处理；将处理后的混合溶液水浴加热；将氢氧化氨加入加热后的溶液直到溶液达到pH10±0.1；将所得到的溶液进行水热处理；用去离子水反复离心洗涤所得溶液，直到所得溶液pH值被调整为中性；将所得溶液冷冻干燥后，得到前驱体；将步骤h中所得前驱体在管式炉中煅烧2h。本发明工艺简单、易于控制和便于工业化生产，最终的产物CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂能够同时包括高氧含量、大比表面积和良好的热稳定性等优点。