本发明属于碳基材料制备技术领域，一种电化学快速批量制备石墨烯基单原子催化剂的方法及其应用，其中制备方法包括以下步骤：(1)将金属盐置于去离子水中，均匀搅拌，得到金属盐溶液。(2)以碳源作为工作电极、铂片作为对电极，将步骤1制得的金属盐溶液作为电解液，在两电极体系下，进行电化学活化，得到活化后的石墨烯片。(3)将步骤2得到的石墨烯片采用去离子水反复冲洗，然后置于真空干燥箱中干燥，最终得到石墨烯基单原子催化剂。所述方法制备的石墨烯基单原子催化剂在水分解催化反应中的应用，探究了催化剂在水氧化反应中的催化活性。本发明方法制备的石墨烯基单原子催化剂具有催化活性高、活性物质稳定等优点。