杂化炭膜作为一种新型的无机气体分离膜材料，以其高效的气体渗透分离性，在未来的气体分离膜工业化生产中将占很大一部分比例。炭膜进行改性，经过适宜的热解炭化条件制备成杂化炭膜。在当前世界各国对净化空气和清洁能源的呼声下，杂化气体分离炭膜变得越来越受关注，这主要由于它们在较严酷条件下使用具有良好的机械强度、热稳定性和气体渗透选择性等优点。CO₂大量排放到空气中是导致全球变暖的主要原因，研究掺杂沸石分子筛的杂化炭膜对CO₂进行分离回收具有重要意义。论文以自制聚酰亚胺的预聚体聚酰胺酸为前驱体，选用4A、ZSM-5和Y沸石分子筛作为掺杂物，采用经过Al溶胶修饰的氧化铝支撑体为多孔复合膜基体，用浸渍提拉法涂膜，室温干燥后按照一定的程序升温至700℃热解炭化2h制备了复合气体分离杂化炭膜。通过考察溶胶稳定性、透明度和PVA添加量的影响，确定了最佳的Al溶胶制备条件，经过溶胶修饰后支撑体的孔径缩小到105nm。为了考察不同掺杂物对炭膜结构和气体渗透分离性的影响，采用热重分析（TG）、X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和气体渗透等测试手段，对添加不同掺杂物的炭膜热稳定性、炭微晶结构、微观结构和气体分离性能进行了系统研究。结果显示，三种掺杂物添加量为4wt%时，对炭膜的热稳定性和晶型结构都有促进作用，制备的三种杂化炭膜平整光滑，没有针孔和裂纹等缺陷，而且炭层与支撑体结合紧密，三种炭层的厚度均约为10μm，对气体分离性能比纯炭膜稍有降低，但气体渗透性能均有显著提高，对CO₂的渗透系数最高为4.936×10-9·mol·m-2·s-1·Pa-1，且杂化炭膜的气体渗透机理是分子筛分。采用了XRD、SEM-EDS、氮气吸附和气体渗透等测试手段对ZSM-5/炭杂化膜进行了表征。考察了沸石含量、炭化终温和涂膜次数对ZSM-5/C杂化膜CO₂分离性能的影响，结果表明，当沸石含量为4wt%，炭化终温为700℃，经过一次涂膜为最佳的制备条件，此时杂化炭膜对CO₂的渗透系数为2.775×10-9·mol·m-2·s-1·Pa-1，对CO₂/N2的理想分离因子达到24.11，而努森扩散系数仅为5.2。