文 献 综 述

1.1前言

近年来人们越来越重视环境，例如全球气候变暖而引起的冰川融化，海平面上升，热带风暴等一系列严重问题。国际上对CO₂的排放问题投入了大量的研究，在节能减排的同时，如何对已排放的CO₂进行捕集封存，是当前化工领域研究的热点之一^[1]。

目前CO₂的捕集技术普遍采用如物理吸附、化学吸附和变压吸附(PSA)等都具有其独特的优势^[2]，但是也存在一些不足，如：过程复杂、能耗高、消耗吸附剂、产生废物等。如果能够采用膜技术实现H₂/CO₂的分离，不但具有节能、高效、环保、装置简单等优点^[3]，而且对H₂/CO₂具有分离性能的膜材料的选择和制备是该技术成功应用的关键之一。

作为其中一个重要选择，目前研究最多的微孔陶瓷膜材料是SiO₂。由于SiO₂膜在水蒸气条件下不稳定，因此很多研究者对SiO₂膜进行了改性，使得其水热稳定性有所提高^[4-10]。然而尽管改性过后的SiO₂膜的水热稳定性提高了，但在气体的选择性和分离性能上，依然有待提高。

1.2气体在多孔材料中的输运机理^[11]

气体在多孔材料中的输运主要依赖于渗透气的性质（如气体的动力直径、极性），膜的性质（如孔径、厚度和表面基团）以及操作条件（如温度、压力）。当气体通过多孔膜时，其传递机理可分为粘性流、Knudsen流、表面扩散、毛细管凝聚和分子筛分等。

1. 粘性流

气体分子在多孔材料孔内移动，受气体分子平均自由程（λ）和孔径（r）制约。如果r/λgt;1，孔内分子流动受分子之间碰撞作用支配，发生粘性流。

2. 分子流

如果孔径很小或气体压力很低时，r/λlt;1，孔内分子流动受分子与孔壁之间碰撞作用支配，气体通过膜孔流量与分子量成反比，称分子流或Knudsen扩散，如图1-2所示。

图1-2 气体在多孔膜中的输运机理