本发明公开了星形阳离子石墨烯分散剂及其应用，利用星形引发剂引发丙烯酸酯单体聚合，得到星形聚合物；惰性气氛下，将星形聚合物与咪唑化合物反应，得到星形阳离子石墨烯分散剂。将星形阳离子石墨烯分散剂加入溶剂中，然后加入石墨烯，分散得到石墨烯分散体系。本发明制备的分散剂是一种星形聚合物，其特殊的拓扑结构，具有强的熵保护作用，空间位阻作用明显，对石墨烯的分散相比于线形聚合物优势明显。