本发明公开了一种改性石墨烯、石墨烯润滑油组合物、制备方法与应用。所述改性石墨烯的制备方法包括：将石墨烯分散于溶剂中，形成第一分散液；向第一分散液中加入修饰剂并混合均匀，之后反应形成第二分散液，分离得到固形物，所述修饰剂包括C10～C16的多碳二元酸；以及，对所述固形物进行后处理，获得改性石墨烯。所述石墨烯润滑油组合物包含所述改性石墨烯和润滑油，且改性石墨烯的含量为0.01～1wt％。本发明通过使用修饰剂对石墨烯边缘进行接枝，使石墨烯边缘带有一定的长链烷烃基团，石墨烯边缘的长链烷烃官能团与润滑油中的烃类基团有较优异的相溶性，从而使石墨烯能均匀稳定地分散在润滑油中，同时制备工艺简单，分散性良好，抗沉降性能优异。

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