本发明公开了一种三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管及其制备方法，以模板法制备石墨烯纳米管。本发明使用一维镍纳米棒作为模板制作石墨烯纳米管，并使用氰酸盐分解的方法在外表生长掺氮石墨烯纳米管，以及其在锂硫电池中作为正极材料的应用。本发明制备的三维树枝状氮掺杂石墨烯纳米管利用导电性优良的石墨烯纳米管增强硫的导电性，同时也为硫的体积膨胀预留空间，防止内应力造成的开裂；在外层树枝状碳纳米管上掺杂的氮元素有能有效吸附多硫化锂，阻止其溶解扩散，通过综合作用，提高了正极的充放电效率与容量循环稳定性。