本发明涉及一种石墨烯片垂直取向薄膜材料的制备方法及其应用，属于功能材料领域。将预先制备的氧化石墨烯溶液与防冻剂混合均匀后，移入聚四氟乙烯容器里，并立刻将聚四氟乙烯容器底部置于液氮表面进行方向自下而上的定向冷冻，得到石墨烯片垂直取向薄膜材料的水凝胶；将石墨烯片垂直取向薄膜材料的水凝胶进行冷冻干燥，得到石墨烯片垂直取向薄膜材料的气凝胶；在氩气的保护下，将石墨烯片垂直取向薄膜材料气凝胶进行退火处理，得到所述薄膜材料。本发明所述制备方法简单、易操作，适于大规模生产；所制备的薄膜材料具有高度有序的利于水分子传输和蒸发的通道，能够实现高效率的太阳能海水淡化、浓酸浓碱以及重金属溶液的水清洁。

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