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膜分离技术因具有高效、节能、无污染、占用空间小和投资成本低等优势，被认为是最有发展前途的分离技术。高性能膜材料是新型高效膜分离技术的核心，膜材料的性质直接影响膜的分离渗透性和物化稳定性能。理想的膜材料不仅应该具有良好的物化稳定性，而且应同时具有好的选择性和高的渗透性。由于膜的渗透性和膜的厚度是成反比的，所以当前的膜材料很难同时具有好的选择性和高的渗透性。具有人工亚纳米微孔结构的石墨烯作为筛分H2和CH4的分子筛膜同时具有良好的选择性和渗透性，这归因于石墨烯的单原子层厚度。然而到目前为止，仍没有找到一种经济有效地制备具有精确微孔结构石墨烯的方法。为此，我们研究了本身具有均匀微孔结构的平面二维纳米材料氮化碳和石墨炔作为分子筛膜材料的可行性。1、我们研究了g-C3N4对氢气和氦气分子的筛选性能，氢气和氦气穿过g-C3N4的扩散势垒分别为0.870和0.399eV，经分析发现g-C3N4难以直接用于对氢气分子的筛选，但是可以用于筛分氦气。当对g-C3N4施加拉应变时，气体分子穿过g-C3N4的扩散势垒呈线性下降。对g-C3N4施加6%的拉应变时，氢气穿过g-C3N4的扩散势垒降为0.484eV，同时g-C3N4还表现出对氢气分子的良好的筛选性。所以，施加6%的拉应变g-C3N4能用来作为筛分氢气分子的分子筛膜。我们还计算了12种气体分子穿过g-C10N13时总体系的相对能量随吸附高度的变化，得到了各种气体分子穿过g-C10N13的扩散势垒，其中氢气、氧气、氖气和氦气的扩散势垒分别为0.257、0.298、0.164和0.07eV。再计算氢气、氧气、氖气和氦气穿过g-C10N13的扩散速率同其他气体分子穿过g-C10N13的扩散速率之比，分析得出g-C10N13能从一定的混合气体中筛分出氢气、氧气、氖气及氦气。这些结论对分子筛膜材料的设计及应用有一定的指导意义。2、我们还研究了graphyne对氢气分子的筛选性能，氢气穿过graphyne的扩散势垒高达2.31eV，普通实验条件下氢气分子难以穿过graphyne，因此graphyne不适合用来筛分氢气分子。我们计算了9种气体分子穿过graphdiyne时总体系的相对能量随吸附高度的变化，得到了各种气体分子穿过graphdiyne的扩散势垒，其中氢气、氖气和氦气的扩散势垒分别为0.163、0.164和0.07eV。再计算各种气体分子穿过graphdiyne的扩散速率之比，经分析得出graphdiyne可以用来作为筛分出氢气、氧气及氦气的分子筛膜。