本发明提供了一种二维纳米片膜材料及其制备方法与渗透能发电膜材料及其应用。该制备方法包括：将二维纳米片通过抽滤制成中间膜材料，对中间膜材料进行等离子体处理，得到二维纳米片膜材料；其中，等离子体处理采用的电离气体包括空气、氧气和四氟化碳中的至少一种；在等离子体处理中，电离气体流量为0.5‑30slm，电离功率为10‑500W。本发明还提供了上述制备方法得到的二维纳米片膜材料，包括二维纳米片膜材料或者由该二维纳米片膜材料制成的渗透能发电膜材料，以及该渗透能发电膜材料的应用。上述制备方法工艺简单、安全可靠、可操作性强，制得的二维膜材料的输出功率高，工业化应用前景广阔。