本发明公开了一种石墨烯基磺酸催化剂及其在催化甲酚的烷基化反应中的应用,其中石墨烯基磺酸催化剂是先通过共价嫁接在石墨烯上键合苯环,再通过磺化反应在石墨烯边缘或共价修饰的苯环上嫁接磺酸根后得到的。本发明石墨烯基磺酸催化剂可用于混合甲酚分离过程中异丁烯与混合甲酚的烷基化反应的催化,催化性能研究表明,新型石墨烯基固体酸催化剂对芳烃烷基化反应具有高效活性,表现出浓硫酸类似催化效率。