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在微孔材料中,小孔沸石分子筛(如：SAPO-34、AlPO-34及DD3R)由于具有较小的孔径和良好的热力学、化学及结构稳定性,被广泛认为是理想的气体分离膜材料,尤其对小分子气体具有较好的渗透分离作用。然而多数小孔沸石分子筛成膜困难,为使其在载体表面成核均匀、获取较高的分离选择性,通常将其制备于表面平均孔径较小的载体上,这不但极大提升了制膜成本,也使气体渗透通量大幅度降低,不利于工业化进程的推进。本文以廉价的大孔α-Al2O3为载体,制定不同的制膜策略,构建高性能小孔沸石分子筛膜,主要工作如下：(1)为修饰大孔载体表面缺陷,提高载体与晶种层之间的结合力,从而在廉价大孔载体上制备出高性能的SAPO-34分子筛膜,提出蒸汽辅助转化涂晶方法,将含有晶种的干凝胶浆料涂覆于大孔载体表面,经过蒸汽转化作用使凝胶层晶化成晶种层,并系统考察了掺杂晶种尺寸及干凝胶浆料涂覆次数对SAPO-34分子筛膜的影响。研究发现,当涂覆2次含500nm晶种的干凝胶浆料时制得的晶种层薄而连续,在此基础上制备的SAPO-34分子筛膜显示了良好的气体分子筛分作用,其中H2通量高达6.96×10-6mol·m-2s-1Pa01, H2对CH4、C3H8及i-C4H10的理想选择性分别为14.8、26.5及53.0。(2)为简化SAPO-34分子筛膜的制膜工艺,有效利用有机模板剂,提出晶种诱导干凝胶转化法。通过优化制膜条件,分别考察了涂覆干凝胶的浓度、凝胶中掺杂晶种的尺寸及蒸汽相组成对成膜的影响,从而得到高质量的SAPO-34分子筛膜,对该膜进行气体渗透性能表征,H2通量为7.04×10-6mol·m-2s-1Pa-1, H2/C3H8和H2/i-C4H10理想选择性可达25.4及50.6。探讨了该方法的成膜机理,当蒸汽相中含有模板剂时,其与干凝胶中的模板剂共同作用,有利于凝胶层中晶核的生成,进而有效填补了晶间缺陷。(3)为提高大孔载体表面晶体成核密度,制备出连续且孪生性较好的AlPO-34分子筛膜,采用绿色可循环的离子液体作为溶剂,利用二次生长法,在无模板剂N-甲基咪唑(N-MIm)的条件下分别对HF含量、晶种层的种类及水的含量等条件进行考察。在适量水及晶种层的共同作用下,制备得到了高质量的AlPO-34分子筛膜,并取得了较好的气体渗透性能,H2通量为9.74×10-8mol·m-2s-1Pa1, H2/CO2、H2/CH4、H2/C3H8以及H2/i-C4H10理想选择性分别为7.49、14.6、39.3及65.8,优于离子热下制备的其它分子筛膜。(4)为缩短Si-DD3R分子筛的诱导期,利用微波辅助法,在氟离子及乙二胺(EDA)的双助剂作用下,可得到含晶核的前躯体,经干凝胶转化后制备了尺寸约为30nm的Si-DD3R分子筛,合成时间由25天缩短至4天。利用前躯体中晶核的诱导作用,经球磨晶种诱导干凝胶转化涂晶法,提高载体表面成核点,考察了干凝胶转化时间对晶种层及膜层的影响,其中转化3天后的晶种层可诱导出连续且结晶度较高的膜层,H2/i-C4H10理想选择性为43.8。为进一步提高膜的性能,提出二次修补法,以Si-DD3R的缺陷膜为基底膜,进行打磨处理,使大量晶核暴露出来,增加载体表面成核密度。优化二次生长条件,在较高合成凝胶浓度下所制得的Si-DD3R分子筛膜具有良好的渗透分离性能,H2通量为7.35×10-8mol·m-2s-1Pa-1,H2对CH4、C3H8及i-C4H10理想选择性分别达到8.77、29.2及57.4。对其进行温度依存性测试,并与SAPO-34及AlPO-34分子筛膜对比,Si-DD3R分子筛膜在较苛刻的条件下依然可以保持较高的分离性能,展示了小孔分子筛膜在一些实际分离中的潜在应用价值。