随着人们对环境污染和能源短缺问题的关注度日益扩大，从而促进了对可再生能源技术的不断更新发展。石墨烯是一种具有单层原子厚度的二维碳材料,具备优异的机械性能,超大的比表面积及超薄的分子厚度。石墨烯基膜具有独特的纳米孔道,其在脱盐、燃料电池和废水处理等领域具有广阔的应用前景。目前，国内外学者在石墨烯基膜的制备及其在脱盐等领域的应用方面已有些研究，但对石墨烯基膜材料领域的发展趋势、特点和未来发展方向还缺乏系统的报道。本论文的具体研究内容如下：
　　本研究的第一部分内容是利用文献计量学分析方法，对石墨烯基膜进行海水淡化的研究进行了文献计量分析。论文利用Scopus数据库中所有主题类别期刊，检索了2012年至2020年期间报道的相关文献，评估和分析了基于177种期刊的542篇论文。中国贡献的论文数量最多，但就引文数量而言，美国占主导地位。在854个作者关键词中，脱盐、石墨烯、膜、反渗透、正渗透、分子动力模拟、水处理、纳滤和抗垢等关键词出现频率最高。79%的作者关键词只出现1次，表明该区域的研究具有较大的非连续性以及分散性。在总关键语中，离子交换膜、燃料电池、聚电解质、质子传导性占据主要位置，表明除脱盐外，能量提取同样是石墨烯基膜应用的主要领域。该分析为我们对于过去8年中石墨烯基膜的研究趋势提供了一个新的视角。
　　本研究的另一部分内容是我们采用绿色还原技术制备还原氧化石墨烯，并并通过修饰SPES(聚醚砜)聚合物制备了一种新型的离子交换膜GO-SPES2。该膜对某些有机染料物质的排除率达到100％，高渗透性,比普通氧化石墨烯基膜的渗透率高出近50倍，并且在一个月内保持很好的稳定性。此外，我们还用该膜构建了盐溶液燃料电池。制备的盐溶液燃料电池的最大输出功率和最大电流分别为190mW和9.1mA，与单独使用SPES或PES膜盐溶液燃料电池相比，当向SPES中添加rGO时，可以显著提高反应动力学和离子电导率。在室温下测试表明，使用GO-SPES2膜的SFC在1.2mA/cm2下获得的功率密度接近30mW/cm2，是使用sPES膜的SFC的两倍，而SPES膜的SFC在-0.6mA/cm2时的功率密度约为12mW/cm2。
　　本研究旨在为石墨烯膜材料的推广提供理论基础与实践经验，将对石墨烯材料的脱盐和能量提取膜的未来研究方向具有一定的促进和帮助作用。