氧化石墨烯（GO）堆叠结构具有精确的分离、分子筛分能力,目前在众多分离体系中受到广泛的关注,但是目前对其限域通道内传质过程仍缺乏微观层面上的认识。对GO与客体分子间相互作用的忽视,或许是造成GO层叠通道限域传质机理研究进程缓慢的主要原因。因此,本文采用实验和分子动力学（MD）模拟相结合的手段,从尺寸筛分和界面势能协同作用的角度,探究通道尺寸和界面作用对客体分子（气体、水、离子）限域传质的影响规律,以期揭示GO层叠通道限域传质机理,为高性能GO堆叠态复合膜的制备提供理论指导。为了探究GO堆叠结构对分子的限域传递特性,本文利用水热还原法制备得到的还原氧化石墨烯（r GO）具有褶皱结构,且还原程度越高,褶皱越大,其堆叠后的层间通道尺寸也随之增大。由于层间通道尺寸越大,气体分子渗透性越高,但通道尺寸过大则会大幅降低气体选择性。此外,GO对二氧化碳具有强的吸附作用,而对氮气和甲烷具有次强的吸附作用,对氢气的吸附作用最弱。这种吸附作用抑制了二氧化碳、氮气和甲烷在GO层间通道内的传质。通过MD模拟进一步发现,这种吸附作用是石墨烯片固有的性能,与官能团无关,但官能团的空间位阻却会在一定程度上抑制该吸附作用。因此,还原度的优化对于r GO与客体分子间的相互作用就显得格外重要。鉴于此,本文通过还原温度调变r GO褶皱结构,进而调控其堆叠通道尺寸。研究发现,120℃处理后的r GO具有纳米级褶皱,其尺寸接近气体的分子动力学直径,因此展现出明显的氢气对二氧化碳、氮气、甲烷的渗透差异,氢气/二氧化碳选择性高达584,氢气/氮气选择性高达353,氢气/甲烷选择性高达672。为了进一步探究GO堆叠结构对具有水合结构的分子的传递特性,本文利用交联方法调控层间距并抑制其溶胀。研究发现,在层间距相同的条件下,GO层叠通道对水分子的传质速率低于r GO,并远低于在石墨烯。这说明GO通道对水分子的传递具有阻碍作用。进一步分析发现,这种阻碍作用是由GO表面大量的含氧官能团产生的。以阳离子为例,其在通道内并不是以完整的水合结构进行传递,由于GO表面含氧官能团的极性作用对阳离子具有吸引作用,故可破坏离子的水合结构,因而不能以水合离子直径来判断限域通道的筛分作用。由此可知,GO层叠通道对离子的传递过程由尺寸筛分和界面势能作用协同决定的。本文发现尺寸筛分决定了客体分子（气体、水、离子）能否进入通道,界面作用决定了客体分子在通道内的传质速率。因此协同调控尺寸筛分和界面作用有望实现GO膜高选择渗透性。