本发明公开了一种富氧层状多孔石墨烯的制备方法及应用，属于石墨烯电极技术领域。该富氧层状多孔石墨烯的制备方法包括以下步骤：将高铁酸钾加入至氧化石墨烯分散液中，混合均匀后得到混合液，将所述混合液烘干后冷却至室温得到富氧层状多孔石墨烯水凝胶，将所述富氧层状多孔石墨烯水凝胶在HCl溶液中浸泡后用蒸馏水洗涤，冷冻干燥即可得到所述富氧层状多孔石墨烯。通过上述方法制备的富氧层状多孔石墨烯比表面积较大，微孔和介孔丰富，为电极样品的优异电化学性能奠定结构基础，而且，在石墨烯片层上产生了面内孔，其周围产生的含氧官能团可以为总电容贡献额外的赝电容。