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氧化石墨烯是石墨烯氧化物，具有优异的物理化学特性，相对于石墨烯易于大规模生产制备，在纳米过滤、超级电容器、电子器件及生物医药方面有广泛运用前景。在这些潜在应用中，多层氧化石墨烯膜作为具有纳米级尺寸孔道的膜材料，能提供高效的水过滤分离效果。层状氧化石墨烯膜独特的层状堆叠结构允许水分子在邻近柔性氧化石墨烯间的纳米孔道中渗透流动，同时能够截留溶质分子。目前已经有大量实验制备出层状堆叠氧化石墨烯膜，用于分离有机污染物及盐水溶液，取得了较好的分离效果。作为新型膜材料，研究氧化石墨烯孔道中水流动行为及截留机理能够为实验提供很好的理论指导及设计思路。已报道的理论研究中都采用羟基化石墨烯代替氧化石墨烯，且模型都刚性固定，不能很好代表真实氧化石墨烯模型。因此，本文中我们采用Lerf-Klinowski氧化石墨烯模型构建层状堆叠膜模型，运用分子动力学模拟研究不同孔径层状氧化石墨烯膜中水流动行为及分离小尺寸盐离子溶液的效果及分离机理。具体研究工作如下: 1.采用平衡动力学模拟研究氧化石墨烯孔道水含量与孔间距关系构建层状堆叠膜，再运用非平衡动力学模拟不同压强、孔径及氧化度情况下水在孔道中的流动行为及结构性质。结果表明水在氧化石墨烯孔道中未能表现出在石墨烯孔道中类似的超高速流动行为，其渗透率随着孔径增大而增大，低氧化度膜中的渗透率高于高氧化度膜。水分子在较小孔径下表现为单层有序排布结构，随孔径增大多层结构出现，在高氧化度孔道中分布较为分散。 2.通过氢键，摩擦系数及相互作用能等方面研究水在氧化石墨烯孔道中慢速流动的原因。研究发现水分子在邻近氧化石墨烯板的接触层与官能团形成氢键是阻碍水流动因素之一。氧化石墨烯孔道内水分子的流动摩擦系数比石墨烯孔道摩擦系数高出两个数量级，膜孔径大小未对摩擦系数产生明显的影响。分析氧化石墨烯与水相互作用能发现由于氧化石墨烯表面官能团，水所受到的相互作用能图呈现不规则皱褶状态，波动起伏较大，从能量角度解释了水在氧化石墨烯孔道高摩擦，流动较缓慢的原因。 3.采用非平衡动力学模拟层状堆叠氧化石墨烯膜过滤氯化钠溶液渗透过程，得到盐离子截留效果，研究发现较小孔径膜表现出完美的截留效果，大孔膜中离子截留率随着孔径及压强增大而降低，GO1膜截留率小于GO2膜截留率。初步分析截留机理表明离子在溶液中呈水合状态，加压进入膜孔道时需要脱去水合层中部分水，导致自由能能垒阻碍离子进入膜孔道。