本发明提供了一种基于过渡晶相单层纳米片的纳滤膜及其制备方法和应用，纳滤膜力学强度好，化学物理稳定性好，气体分子择形选择性高，气体传质阻力低；纯化器利用纳滤膜，实现了对环保绝缘气体生产和使用过程中相关杂质的快速高效去除，纯化器结构简单、能耗极低、操作方便。基于该纯化器开发的微型原位杂质气体净化分离装置，加装在生产或电气设备中，可高选择性的将环保绝缘气体的微量杂质去除，实现环保绝缘气体生产及使用过程中的深度纯化，维护方便，成本低廉；由于本发明纳滤膜具有很低的传质阻力，该系统的运行需要的压差较低；这都使得环保绝缘气体生产使用成本大幅降低，可以有效推动环保绝缘气体在电力行业的大规模应用和普及。