膜分离是一种借助膜材料自身选择作用，在外部推动力如压力、温度的作用下，对混合物中的不同组分进行分离和提纯的一种技术，其中的核心是具有高性能的分离膜材料。石墨烯材料作为近几年发展起来的一种新型材料，因其具有一系列非常优秀的性能，独特的单原子层的结构，目前在膜领域有着广阔的应用前景。为此，本文以氧化石墨烯和有机硅烷改性后的氧化石墨烯材料为研究对象，通过合成和表征考察其化学和物理性能。在其基础上制备出了陶瓷支撑的石墨烯材料复合膜，并着重研究了以多孔陶瓷支撑体为载体的石墨烯材料复合膜的成膜机制，对膜其进行表征，随后将其应用于小分子物质的分离体系中。主要研究内容如下:　　合成制备石墨烯类材料:采用化学氧化法制备氧化石墨烯纳米小片，并通过FT-IR、XRD、AFM、TG等表征考察其化学和物理性质。结果表明氧化石墨烯可通过石墨氧化法制得，并且氧化石墨烯水分散液经超声后分散性佳，对该材料的后续处理温度不应超过100℃;同时采用有机硅烷[3-(2，3-epoxypropoxy)propyl]--trimethoxysilane(GLYMO)改性接枝氧化石墨，制备出GLYMO-氧化石墨烯材料，并通过FT-IR、XRD、AFM、TG等表征考察其化学和物理性质，结果表明硅烷已和氧化石墨形成共价键，且后续处理温度不应超过220℃。　　制备氧化石墨烯/陶瓷复合膜:通过简单的浸渍提拉法，在多孔陶瓷Al2O3支撑体上制备出连续无缺陷的氧化石墨烯/陶瓷复合膜，并利用硅烷GLYMO改性接枝陶瓷支撑体的方法，使得氧化石墨烯膜层和支撑体层的结合力得到了显著提高。用单组份气体渗透的实验检验膜的完整性，并用纳米压痕表征验证了膜面和支撑体的结合力。通过单组份气体渗透实验得到该膜的气体选择性，其中对H2/CO2分离因子为8.7，H2/N2的分离因子为5.8。另外将该膜应用于渗透汽化透水实验，对5％的水/乙醇的体系有分离选择性，最高分离因子可达53.3，渗透通量为2622.15 g/m2h。　　制备GLYMO-氧化石墨烯/陶瓷复合膜:通过简单的浸渍提拉法在多孔陶瓷Al2O3支撑体上涂膜，制备出完整无缺陷的GLYMO-氧化石墨烯/陶瓷复合膜，该膜的膜层和支撑体层有非常好的结合力，并通过纳米压痕表征证明。该膜在渗透汽化实验中性能稳定，能将5％的水/乙醇溶液浓缩到52％的水/乙醇溶液。