本发明公开了一种负载石墨烯的聚氨酯海绵吸附材料及其制备方法，将聚多巴胺改性聚氨酯海绵反复浸渍在聚乙二醇二环氧乙烷甲基醚改性氧化石墨烯和乙二胺改性氧化石墨烯溶液中进行组装，待组装结束后，再将氧化石墨烯还原，即可制备得到负载石墨烯的聚氨酯海绵吸附材料。本发明将传统的层层自组装技术中的石墨烯层间‑层内的弱相互作用转变为较为稳定的共价键作用，从而提高了石墨烯多层膜的稳定性。本发明制备的负载石墨烯的聚氨酯海绵吸附材料机械性能好、不易破碎，吸附能力强，在水污染治理领域具有广阔的应用前景。