本发明属于膜分离的技术领域,公开了一种二维自交联MXene膜在离子分离中的应用。本发明将二维自交联MXene膜在离子分离中的应用,所述二维自交联MXene膜是将二维MXnen膜进行自交联处理得到;所述离子分离是指能够分离出水合半径的离子,包括Li~(+)、Na~(+)、K~(+)、Mg~(2+)、AL~(3+)中一种以上。本发明的二维自交联MXene膜对Li~(+)、Na~(+)、K~(+)等小尺寸离子具有优异的截留性能和较高的水透量,在海水淡化和脱盐领域具有良好的应用前景。