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本发明提供一种铜单原子负载型膜及其制备方法和应用,所述制备方法包括:(1)使膜基体与含巯基基团的偶联剂接触进行改性,得到改性膜基体;(2)使改性膜基体与含有铜源的溶液接触反应,得到中间体膜;(3)使所述中间体膜与抗坏血酸接触反应,得到铜单原子负载型膜。本发明能够提高水体净化效率,尤其可提高有机物的去除率,且具有易操作、无二次污染、效率高等优点。