氧化石墨烯（GO）膜具有独特的叠层结构和可调控的纳米孔道结构,能够通过尺寸筛分、静电作用和离子吸附等机制选择性的吸附或过滤一些离子、分子或带电的物体,能够应用于油水分离、重金属过滤、海水淡化等方面。然而,由于纯GO膜存在渗透通量低、溶液中稳定性差等问题,针对以上问题,本论文提出将GO与无机纳米粒子（SiO₂和MOF）复合,通过微纳多级结构的构建获得具有高渗透通量、高化学稳定性和高分离性能的GO基复合膜,实现了油/水分离、染料分离和重金属离子过滤;研究了复合膜的组装过程及其结构,分析了多级结构对分离性能的影响。本文具体研究的内容如下:（1）以正硅酸乙酯（TEOS）和甲基三乙氧基硅烷（MTES）为前驱体,通过酸碱两步溶胶-凝胶法制备了甲基改性二氧化硅气凝胶（Me-SiO₂）,具有高的比表面积（1068 m²/g）和孔体积（4.26 cm³/g）。MTES的加入使Me-SiO₂具有由两种不同尺寸的微孔构成的双孔结构,且通过甲基对表面亲水羟基的取代,展现出高疏水特性,疏水角最高可到148°。Me-SiO₂对多种有机物具有良好的吸附效果,最高吸附容量可达23 g/g,是传统材料吸附容量的2-3倍。（2）通过真空抽滤辅助自组装法将SiO₂与GO复合制备了SiO₂/GO复合膜。通过SiO₂与GO纳米片的相互堆叠,使得复合膜展现出由纳米孔和微米孔共同组成的多级孔结构,其水通量最高可达964 L·m^-2·h^-1,油/水乳液通量可达507 L·m^-2·h^-1。由于高亲水性和水下超疏油特性使得复合膜具有优异的油/水分离稳定性,在8次循环或14 min过滤后仍能保持98.4%的高截留率。复合膜还具有优异的染料过滤性能,其对亚甲基蓝溶液的截留率可达100%。（3）通过真空抽滤辅助自组装法将金属有机框架（MOF）与GO复合制备了MOF/GO复合膜,水通量最高可达221 L·m^-2·h^-1,是纯GO膜的12倍。复合膜具有良好的重金属离子吸附能力,对Pb²⁺的截留率为99.0%,对Cu²⁺的截留率为68.2%;且其具有较好的稳定性,对Pb²⁺在过滤10 min仍保持86%的截留率保持率,对Cu²⁺在过滤10 min后仍保持81%的截留率保持率。