本发明涉及纳米材料加工领域，具体涉及单层石墨烯分散液及其制备方法。该分散液，包括：1～10wt％的石墨烯、0.01～5wt％分散剂；所述石墨烯分散液的浓度为10～60mgmL?1、石墨烯的直径为200纳米～10微米；制备方法包括：将石墨制备成二次膨胀石墨；将所述二次膨胀石墨、分散剂混合得到混合分散体系；将所述混合分散体系进行机械剪切剥离，得到单层石墨烯分散液。本发明能够将二次膨胀石墨的片层进行机械分离即可得到单层石墨烯，借助分散剂的分散作用，得到分散性较好，以单层存在的石墨烯分散液。