本发明属于复合电极制备技术领域，公开了一种Co9S8(111)过渡金属硫化物单晶薄膜复合电极及其制备方法与应用，通过激光脉冲沉积技术在YSZ(111)衬底上沉积生长Co9S8(111)单晶薄膜，所得电极材料质量高、厚度薄以及电输运性能好。通过本发明的Co9S8(111)单晶薄膜复合电极应用于电催化水分解析氧反应系统中，可以有效地催化和促进电解水析氧反应的进行。本发明表明，过渡金属硫化物在电催化领域具有良好的性能，展现了良好的应用前景，为设计和改进具有更好催化性能的电催化剂提供可能，为单晶形貌的过渡金属硫化物在电化学性能和能源领域的应用提供了良好的基础，并且，制备工艺简单、制备成本低。