本发明涉及一种改性石墨烯催化合成草酸二乙酯的方法，反应前向合成草酸二乙酯反应器中加入富羟基化氧化石墨烯，由于富羟基化氧化石墨烯优异的物化性质，使得草酸分子与乙醇分子在石墨烯表面反应高效彻底，草酸二乙酯收率由93.3％提高至99％以上。本方法简单实用，富羟基化氧化石墨烯能重复利用，成本低，适合大规模生产。