本发明公开了一种石墨烯基防腐涂层及其应用。上述石墨烯基防腐涂层由以下组分制备而得：改性石墨烯、烷基苯磺酸盐、磷酸、酚醛树脂、正硅酸四乙酯、添加剂和有机溶剂；所述改性石墨烯采用KH550偶联剂、没食子酸基环氧树脂、四氢呋喃和硼氢化钠制备得到，其重量占比为1%。本发明的石墨烯基防腐涂层，致密性好，增强对金属基底的保护效果，减摩和抗磨性能优异，通过掺入KH550偶联剂和没食子酸基环氧树脂来制作改性石墨烯，解决了石墨烯团聚结块的问题，提高石墨烯的均匀分散性，从而提高涂层的防腐蚀性能，应用在海洋耦合环境下时，可延长钢材的使用寿命和提高钢材耐腐蚀性能。