本发明提供的方法是一种工艺流程简单、环境友好、成本低、效率高，可多次重复使用的具有亲水、水下超疏油和自清洁性质的微纳米结构的金属氧化物膜的制备方法。这种膜不存在复合结构，稳定性强，分离效率高。其特殊的微纳米结构赋予了其超亲水和水下超疏油的特性，水的接触角为0°，而水中油相在膜表面的接触角不小于150°，表现出水下超疏油的特性。同时该膜对各类油滴(环己烷、汽油、石油醚、正己烷)表现出较大的渗透压。即油滴不易通过，保证了油水分相的纯度。而且这种金属氧化物具备自清洁性质，在紫外光下可以将膜表面的有机污染物降解。因此这种功能性的金属氧化物膜在净化含油污水领域将得到进一步的发展和应用。