本发明公开了一种利用液液界面聚合反应合成的厘米尺寸级石墨炔及其制备方法和应用。所述石墨炔膜的制备方法，包括如下步骤：将炔基单体溶解于有机溶剂中，得到有机相溶液；将铜离子和含氮配体溶解于水相溶剂中，得到水相溶液；将含有铜离子和含氮配体的水相溶液滴加到有机相溶液上层，形成具有两相溶液的反应体系后静置，即可得到厘米尺寸级别的石墨炔膜。本发明能够合成自支撑的大面积均匀连续的石墨炔膜，不需要基底支持，并且也不需将石墨炔膜从基底上剥离，避免了刻蚀基底对石墨炔产物性能的影响，可直接将石墨炔膜产物进行表征与应用，在光电化学、能源、催化、电子、生物医药和材料等领域应用前景广阔。