由于石墨烯材料独特的物理化学特性，石墨烯在场效应晶体管、超级电容器、传感器、生物及医学等方面已经吸引了众多的研究兴趣。石墨烯具有单原子层厚度、孔径分布均匀、超高机械强度和高热导率的特点，被认为是几乎完美的膜分离材料。近年来，利用石墨烯及石墨烯衍生物制造的气体分离膜的研究已经在世界范围内成为新的研究热点。　　本论文探讨了利用氧化还原法制备氧化石墨烯薄膜及化学气相沉积(CVD)法制备大面积单层石墨烯薄膜的方法;利用XRD、AFM、SEM-EDX、Raman、FT-IR对薄膜的晶体结构，所含官能团种类，表面形貌进行了系统的表征，得出了最佳的制备工艺条件;在此工艺条件下，利用激光辐射对制备得到的单层石墨烯进行造孔处理，并通过化学气相色谱法测试了改性的单层石墨烯薄膜对H2/N2在不同温度及不同气体流量下的分离性能。　　研究表明，氧化还原法制备氧化石墨烯薄膜的最佳工艺条件是当天然鳞片石墨用量为1g时，高锰酸钾用量为3g，中温反应温度为35℃，中温反应时间为3h等条件下制备得到的氧化石墨氧化程度较高，采用超声离心洗涤的后续处理方式可以得到完全氧化的氧化石墨烯。CVD法制备单层石墨烯薄膜的最佳工艺条件是H2流量150cm3/min，Ar流量450cm3/min，CH4流量2cm3/min，退火时间30min，生长时间10min可以制备得到透明的，晶体结构好的单层石墨烯薄膜。激光辐射处理的最佳工艺参数是激光能量5mj，频率为1Hz，脉冲数为5，在此条件下石墨烯对H2/N2有较好的分离性能，其分离因子高达230。