本发明提供了一种酰胺化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用。该制备方法包括：先以乙醇作清洗剂，制备表面光滑的羧基化石墨烯；再在乙醇‑水环境中，制得表面光滑的酰胺化石墨烯气凝胶。通过该制备方法，在石墨烯片层表面引入了同时具有生物亲和性和金属离子吸附能力的含氧基团，以使提高石墨烯气凝胶金属离子吸附能力的同时，增强了对微生物的附着能力；并且，基于乙醇环境制备的凝胶表面光滑，减少了石墨烯气凝胶表面的对微生物细胞具有破坏作用的锋利边缘，从而提高了凝胶的生物亲和性，有利于微生物附着。因此，本发明提供的制备方法，在污水处理领域具有广阔的应用场景。