本发明提供了一种高效过滤膜及其制备方法，该过滤膜包括：碳纳米管阵列；以及均匀负载于碳纳米管阵列中的碳纳米管上的富氨基改性剂。当气体或液体从碳纳米管中穿过时，可以实现有效的过滤和吸附；再配合富氨基改性剂，进一步提高吸附和过滤效果。再者，垂直碳纳米管阵列具有良好的趋向性，对气体或液体的流向有导向作用，由于碳纳米管阵列的高度可以根据生长条件来控制，从而可以针对不同环境来设计不同高度的碳纳米管阵列，使得吸附效果和容量都可控。