随着工业发展和科技进步,气体分离技术受到学术界和工业上的广泛关注。传统的气体分离技术（如深冷分离、变压吸附等）常受制于能耗高、操作复杂且投资成本大等缺点。膜分离技术,由于具有低能耗、操作简单以及投资成本低的优势而备受关注,并已在空气分离、二氧化碳脱除、能源气体回收与净化方面表现出巨大发展潜力。作为一种优异的气体分离膜材料,炭分子筛膜因具有比传统有机聚合物膜无法比拟的耐高温、耐酸碱、通量大、稳定性高的优点,尤其引人注目。但是炭分子筛膜在应用过程中常受到渗透性和选择性之间的平衡限制,因而限制了工业推广应用。为此,迫切需要开发更适宜的炭分子筛膜制备工艺技术,优化微结构和特定功能性,从而提高对特定气体的识别与分离性。鉴于此,本文尝试了三种高活性和磁功能化的掺杂剂,对前驱体改性处理,制备了高性能杂化炭膜,为丰富炭膜制备理论和未来应用提供重要依据。首先,以6FPBA-CBDA型聚酰亚胺和PIS型聚酰亚胺为前驱体膜材料,酸纯化凹凸棒土、磁改性凹凸棒土和磁性二氧化硅微球为掺杂剂,成功制备杂化炭膜。采用红外光谱、扫描电镜、透射电镜、能谱分析、热失重分析、差示量热扫描、VSM震荡磁力分析、X射线衍射等表征手段,对掺杂剂、前驱体膜和炭膜的表面官能团变化、微观形貌、元素分布、热稳定性、磁性能、微观结构等进行了分析。考察了掺杂剂种类及用量、交联结构、活性基团等对炭膜微观结构的影响;考察了微磁场、渗透温度、渗透压力、对气体分离性能的影响。结果显示:（1）酸改处理能极大程度上暴露凹凸棒土的活性基团,强化了高温炭化过程中凹凸棒土与聚酰亚胺之间的相互作用,进而影响炭膜的孔结构并有效提高了气体分离性能。（2）引入的磁性掺杂剂在炭膜分离孔道内营造了微磁场,增强了对饱和磁化率有差异性的气体渗透作用,从而在无损选择性前提下大幅提高了气体渗透性。（3）由于掺杂剂与含有羧基的PIS型聚酰亚胺间形成交联结构,大幅改善了前驱体成膜性,有效克服了膜内缺陷产生。由0.2%掺杂量制备的炭膜在30℃、0.01MPa下,对H₂渗透性高达8.3×10⁵ Barrer,同时H₂/CO₂选择性为7.4。（4）引入磁性凹凸棒土会大幅提高炭膜的分离性能,当掺杂剂量为0.2%时气体渗透性和选择性均大幅提高;当掺杂剂量为0.4%时气体渗透性有所降低,但选择性大幅提高。