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聚烯烃分离膜，如聚四氟乙烯(PTFE)和聚丙烯(PP)膜，由于其良好的机械性能和化学稳定性，在膜分离领域得到了较为广泛的应用。但是，它们的强疏水性使得其在水相体系中的应用受到了严重的限制。原子层沉积(ALD)是一种高效的薄膜沉积技术，它利用顺次的表面反应可以在各种基底上沉积保形薄膜，其精度可以达到原子级别。本论文中，我们在极为惰性的PTFE与PP分离膜表面沉积金属氧化物层，通过改善膜的亲水性能，使得其分离性能，包括水通量、截留和抗污染性等都在不同程度得到提高，证明了ALD技术是一种对表面惰性的聚烯烃分离膜性能全面提升的简单高效的方法。 首先，利用ALD法对PTFE微滤膜进行孔道调节与表面改性。氧化铝在PTFE膜上的原子层沉积分为两个阶段:次表面成核阶段与表面生长阶段。低循环次数下，氧化铝在膜表面形成分散的圆形颗粒;而高循环次数下，则在膜表面则形成连续的薄膜。因为PTFE膜多孔的表面形貌由纳米尺度的纤维结构组成，所以氧化铝沉积层与PTFE基底之间的结合力较强。随着沉积次数的增加，亲水性逐渐增强。沉积500次后，PTFE膜对水完全润湿，水接触角小于20°。经沉积氧化铝亲水性增强之后的PTFE膜，不但抗污染能力显著提高，而且具有更高的纯水通量。通过过滤实验测得，最优条件下制备的沉积膜，相对于原膜，其纯水通量增加50％以上，同时对粒径为190nm的单分散聚苯乙烯微球的截留率提高了12.4％。 我们又利用等离子体对PTFE膜表面进行活化，再进行ALD沉积二氧化钛，沉积后二氧化钛保形且平滑。作为比较，直接对没有进行等离子体活化的PTFE膜沉积二氧化钛，基膜表面形成圆形的颗粒，这是由PTFE膜表面的化学惰性本质造成的。X光电子能谱表征证明等离子体活化后，PTFE膜表面形成了活性基团，这些基团作为活性位点与ALD前驱体进行均相吸附与反应。扫描与透射电子显微镜测试结果表明沉积层非常均匀，并且可以通过改变沉积次数，精确控制沉积层厚度。水接触角测试表明随着沉积次数的增加，PTFE膜表面亲水性不断增强直至接近超亲水。同时，仅仅通过简单地改变沉积次数，即可连续地减小膜的平均孔径。在合适的沉积条件下，相对于原膜，沉积后的膜的纯水通量可增加150％以上，同时截留率也提高一倍。 最后，我们利用等离子体对PP膜进行预处理，在膜表面产生活性基团，再进行原子层沉积二氧化钛层。场发射扫描电镜表征发现沉积层均匀且光滑。沉积层厚度可以通过改变循环次数精确控制，且随着沉积次数的增加而增加。同时亲水性随着沉积次数的增加而增强。作为分离膜时，在合适的沉积条件下，如100次循环时，相对于原膜，沉积后的膜的纯水通量增加74％，同时对粒径为142nm纳米的单分散纳米氧化硅微球的截留率提高77％。我们还考察了经沉积二氧化钛的PP膜在作为锂离子电池隔膜中的应用。二氧化钛沉积层一方面增加了膜的热稳定性，提高了电池的安全性能;另一方面也提高了隔膜对电解液的润湿性，且提供了部分比容量。在优化条件下，二氧化钛沉积层使电池在不同倍率的比容量均有明显提高。 本论文研究工作表明，原子层沉积可以直接或经等离子体活化在表面惰性的PTFE和PP等聚烯烃多孔膜上沉积金属氧化物，改善膜的表面亲水性并调节孔径，膜的分离性能和耐污染性明显提高。经等离子体活化后，氧化物在膜孔上保形连续生长，故膜的性能改善更为明显。这种等离子体活化辅助的原子层沉积的方法同样适用于其他具有化学惰性表面的材料的表面改性和功能化。