本申请公开了一种黑色二氧化铈材料的制备方法及应用，商业二氧化铈(化学式为CeO2)在高温条件下，与还原性气体发生化学反应，生成黑色二氧化铈材料。该黑色二氧化铈材料在室温下外观为固体，颜色为黑色，当该材料接触到氧气分子时，外观颜色会逐渐从黑色变为白色，当接触氧气的量超过该材料的饱和吸氧量时，黑色固体会全部变为白色。该变色过程辨识度高，易于肉眼观察，对氧气响应敏感，而且该材料生产成本低廉，在化工生产、食品加工、微生物发酵等需要无氧条件的领域具有应用前景。