工業化進程的快速發展，給人們生活帶來便利的同時，也面臨著廢水、廢氣等污染導致的環境問題。作為治理環境的有效技術之一，膜分離技術出現于20世紀初。在實際應用中，膜分離技術面臨諸多挑戰，膜污染以及低分離效率為其主要限制因素。為進一步發展完善膜分離技術，不同的分離膜材料相繼被開發出來，其中具有優異選擇性和穩定性的石墨烯材料脫穎而出，成為最具潛力的非傳統膜材料。石墨烯是碳原子以六元環形式構筑形成的二維單層晶體，具有優異的機械性能及穩定性。
氧化石墨烯（graphene oxide，GO）具有和石墨烯相似的二維平面結構，其表面分布著大量羥基、羧基和環氧基等極性含氧官能團。這些基團的存在有利于對石墨烯基膜進行功能化設計，從而達到改變膜表面電荷、疏水性以及調節層間尺寸的作用。此外，制備石墨烯基膜的原材料( 石墨) 來源廣泛、價格低廉，為石墨烯基膜大量制備及廣泛應用提供了有利基礎。