膜分离技术由于其低能耗、高效率、无污染等优点可以完美地解决传统的分离过程所带来的能源负担和污染问题。然而,传统的膜材料选择性和渗透性之间此消彼长的平衡关系（trade-off效应）成为了制约其性能提升的关键,因此新型膜材料的开发成为了膜分离技术进一步发展的当务之急。层状分子筛膜作为一种典型的二维膜材料,由于其规整可控的传输通道和超短的传质路径,实现了客体分子的精准筛分和快速扩散,进而展现出优异的分离性能。理想的层状分子筛膜层间通道应当垂直于载体表面排列,从而缩短扩散路径,降低传质阻力。同时,应当易于制备且具有良好的稳定性以满足实际应用的需求。本论文针对以上要求展开了相关工作:开发了一种新型的层状苯基膦酸锆（ZrPP）膜材料,并对其晶体结构进行了系统的表征和分析。然后通过简单的原位水热法合成了具有良好连生性的层状ZrPP膜,并研究了它的气体分离性能和稳定性。主要研究内容和结果如下:⑴采用氟配位法合成了ZrPP粉体,它是由六边形的片状层板堆叠形成的层状晶体。随后表征了粉体的晶相结构、热稳定性和吸附性能,表征结果显示ZrPP晶体的层间高度为3.2?,对CO₂有着较强的吸附性能且在400℃之前保持结构稳定,有望用于制备高分离性能、高稳定性的H₂/CO₂分离膜。⑵采用原位水热法在t-ZrO₂修饰的多孔氧化铝载体上成功制备了取向良好的层状ZrPP分子筛膜。由于“进化选择”机制,ZrPP晶体垂直于载体生长形成了竖直向下的层间通道,大大缩短了气体分子的传输路径。由于适当的原生层间高度（3.2?）以及CO₂和极性ZrPP骨架之间的强相互作用,制备的ZrPP膜具有的优异的H₂/CO₂分离性能,在1 bar和200℃的条件下,分离因子高达101.2,H₂通量可达482.7 barrer,并且随着操作温度的升高,其性能还有进一步提升的空间。⑶对ZrPP膜的稳定性进行了系统的考察。制备的ZrPP晶体层部分渗透到氧化铝载体内部,增强了膜层与载体之间的结合力。由于Zr⁴⁺离子的八面体配位以及Zr-O键和P-O键的强键合作用,制备的ZrPP膜具有良好的机械稳定性、热稳定性和化学稳定性,在去离子水中超声处理1 h、400℃下焙烧24 h、极端酸碱条件下处理24 h其形貌和晶体结构保持不变,在恶劣的条件下长期运行其分离性能也保持稳定不变。