本发明公开了一种石墨烯多孔膜的制备方法及应用，包括以下步骤：步骤1：将氧化石墨烯浆料进行热还原得到氧化石墨烯HTGO；热还原温度为450℃～480℃，时间为12s～20min；步骤2：将步骤1得到的氧化石墨烯HTGO分散于溶液中，加入催化剂搅拌均匀后，加入过量的H2O2，充分反应，产物纯化洗涤后得到石墨烯FLGO粉末；步骤3：将步骤2得到的FLGO粉末分散到溶剂中，通过真空抽滤将其堆叠于基膜上，即可得到所需石墨烯多孔膜；本发明制备方法操作简单、成本低廉，绿色环保，体系粘度低，可通过简单方提供一种快速、高效、可循环利用的石墨烯多孔膜。