本发明公开了一种新型三维立体太阳能光热油水分离器制备方法，包括以下制备步骤：将泡沫Cu裁剪为矩形，并分别用盐酸、无水乙醇、丙酮和去离子水清洗备用；配置氢氧化钠和过硫酸铵的混合水溶液，将洗净后的泡沫Cu置于其中浸泡，取出用去离子水洗净，再置于硫化钠中浸泡，取出，弯曲成倒“U”型，将倒“U”型CuxS/泡沫Cu垂直穿过可支撑基底，得到三维分级结构CuxS复合光热膜。本发明方法制备的三维分级结构CuxS复合光热膜采用成本低廉、光吸收能力强、且光热转换效率高的复合铜基硫化物材料，大大降低了器件制作成本并提高的器件的稳定性；光热效率高，分离性能好，且无需任何电力驱动，性价比高。