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在化石燃料制氢过程中,膜分离提纯H2/CO2被认为是最具经济效益和发展潜力的新技术。美国能源部曾计算,在煤制氢过程中将变压吸附改换成膜分离,氢气成本节省0.31＄/kg。Silicalite-1全硅沸石分子筛膜和微孔二氧化硅膜是气体分离的常规无机膜材料。前者水热稳定性极好,但相对小分子气体孔径较大,选择性差；后者具有致密的Si-O-Si网络结构,对小分子气体分离较好,但受表面羟基的影响水热稳定性差。过渡金属改性是常见的无机硅膜材料改性方法,它可以进入Si-O-Si骨架,改变骨架结构,也可以以单质或氧化物形式在孔道中沉积,修饰孔径和孔道表面性质。本文采用过渡金属Cu对Silicalite-1和微孔二氧化硅膜进行改性。以多孔a-Al2O3陶瓷管为支撑体,正硅酸乙酯和硝酸铜为前驱体,分别采用原位水热晶化法和浸渍提拉法制备了具有MFI型结构的Cu-Silicalite-1分子筛膜和无定形Cu-SiO2微孔膜。利用FT-IR、XRD对膜材料进行表征,探究铜在膜材料中的存在形态。采用压差法考察膜管对H2、N2和CO2的渗透选择性能。本文制备的膜管在250℃时H2的渗透通量在(11.95～14.93)×1O-7mol·s-1Pa-1m-2之间。Silicalite-1膜对H2/N2和H2/CO2的理想分离因子分别为2.64和1.74,气体渗透性是努森扩散和CO2表面吸附双重作用的结果。以H3PO4为络合剂,采用直接合成法制备的Cu-Silicalite-1膜可使铜进入分子筛孔道,缩小孔径,改变孔道表面性质,H2/N2和H2/CO2的理想分离因子分别为3.55和3.08,较Silicalite-1膜提高38.5%和82.4%。Cu-SiO2微孔膜可使铜进入Si-O-Si骨架结构,H2/N2和H2/CO2的理想分离因子分别为4.31和4.63,较Silicalite-1膜提高65.8%和172.4%,具有较好的渗透选择性。但是制备的膜材料稳定性较差,高温H2还原可使膜孔道中沉积的金属迁移至膜管表面,气体渗透性增加,理想分离因子下降。