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微孔SiO2膜具有高孔隙率、孔径在气体分子尺寸的范围内可调、抗腐蚀、高温稳定性好以及机械强度大等特点，在气体分离领域具有重要的应用前景。但纯SiO2膜的表面富含亲水羟基基团，在湿热环境下易吸附环境中的水蒸气致使膜材料的微孔结构遭受破坏，从而影响气体分离效果。因此，具有良好水热稳定性的SiO2膜的制备近二十年受到极大的关注。本文采用表面修饰的方法，让疏水的十七氟癸基取代膜表面羟基来提高二氧化硅膜的水热稳定性能。通过溶胶-凝胶法，以正硅酸乙酯(TEOS)和十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)为前驱体，在酸性条件下制备了十七氟癸基修饰的SiO2溶胶，采用dip-coating技术在洁净环境中将溶胶涂覆到γ-Al2O3/α-Al2O3多孔陶瓷支撑体上。利用动态光散射技术(DLS)、扫描电镜(SEM)、N2吸附、视频光学接触角测量仪、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)和固体29Si核磁共振(29SiMASNMR)等测试手段对溶胶粒径分布以及膜材料的微观形貌、孔结构和疏水性能进行了表征，并在实验室自制装置上深入研究了十七氟癸基修饰后膜材料的氢气渗透和分离性能以及水热稳定性能。实验结果表明，十七氟癸基已成功修饰到SiO2膜材料中，十七氟癸基的修饰使得膜材料从亲水性变为疏水性。当摩尔比n(PFDTES)/n(TEOS)=0.2时，溶胶的粒径狭窄分布在3.90nm，膜材料对水的接触角达到112.6°±0.5°，并且随着十七氟癸基引入量的增加，膜材料对水的接触角不断增大。N2吸附结果表明，十七氟癸基的引入并没有对膜材料的孔结构产生太大影响，膜材料仍保持良好的微孔结构，孔径集中分布在0.45~0.9nm。氢气渗透和分离实验表明，H2的单组份渗透率随温度的升高而增大，300℃时达到9.71×10-7mol·m-2·s-1·Pa-1，H2/CO2的理想分离系数达到7.19，当进气量为1:2时H2/CO2双组份混合气体分离系数为12.11，均高于其Knudsen扩散分离因子(H2/CO2＝4.69)，膜材料表现出良好的分子筛分效应。在温度为250℃、水蒸气摩尔含量为5%的湿热环境中陈化200h后，H2的单组份渗透率和H2/CO2的理想分离系数基本保持不变，说明十七氟癸基修饰的SiO2膜具有良好的水热稳定性能。