本发明涉及新材料膜技术领域,具体是一种功能化共价有机框架(COF)膜的制备、结构调控方法及气体分离应用。通过界面聚合法制备酚羟基功能化COF膜,含有氨单体和含酚羟基官能团的醛单体的有机相与水相在界面发生缩聚反应,在水相体系中添加催化剂,加速氨单体和醛单体在两相界面反应,得到酚羟基功能化COF膜。采用真空辅助过滤法引入交联剂,通过热处理方法诱导羟基与交联剂发生反应,实现对该酚羟基功能化COF膜的结构调控。本发明制备方法简便、制备条件温和可控、制备过程可重复性高、易于放大,且该膜具有优异的热化学稳定性和长期操作稳定性,并在湿态条件下具有较高的二氧化碳(CO-2)渗透通量以及CO-2与其它混合气体的选择性,因此该COF膜在碳捕集领域具有重要的应用前景。