그래핀 기반의 분리막 제조 방법이 제공된다. 그래핀 기반의 분리막 제조 방법은 산화 그래핀(Graphene Oxide)을 열처리하여, 복수의 나노포어(nanopore)를 포함하는 나노포러스 그래핀(Nanoporous Graphene)을 형성하고, 산화제로 나노포러스 그래핀을 산화하여, 산소 기능기가 결합된 기능화된 나노포러스 그래핀(Functionalized Nanoporous Graphene)을 형성하고, 기능화된 나노포러스 그래핀을 적층하여 분리막을 형성하는 것을 포함한다.