本发明提供了一种氧化石墨烯复合纳滤膜及其制备方法和应用，该氧化石墨烯复合纳滤膜为由上层、中间层和下层沉积形成的夹层结构；上层和下层的改性氧化石墨烯的表面带正电或呈非极性，中间层为氧化石墨烯；本发明利用电荷思想改变氧化石墨烯带电性质，制备后的夹心结构纳滤膜的电位呈“正/负/正”，类似于自然界中的同性相斥异性相吸的原理，在纳滤膜处理带有电荷性质的溶液时，静电作用会增强纳滤膜的筛分性能，同时增强其稳定性；利用极性作用原理改变氧化石墨烯的极性，交联剂使得氧化石墨烯带上亲油基团，即官能团呈非极性，制备的夹心结构纳滤膜呈“非极性/极性/非极性”，从而能有效增强膜在水溶液中的使用寿命以及抗污染能力。