本发明公开了一种高性能二硫化钽二维层状膜及其制备方法和应用,是将1T相的TaS2晶体通过锂插层反应制备成LixTaS2晶体,然后将LixTaS2晶体经超声分散得到TaS2纳米片分散液,最后将分散液沉积在多孔载体上,从而制得TaS2二维层状膜。本发明的TaS2二维层状膜可以固定于分离装置中,以分离水中不同尺寸及性质的纳米杂质,分离效率高、水通量高、稳定性好,具有广阔的应用前景。