微孔二氧化硅膜具有耐高温、化学稳定性高、机械强度大、孔径可调控、气体渗透性高等优点,在气体分离方面成为当今膜分离技术和能源化工领域的研究热点之一。研究表明,在湿热环境下水蒸气吸附在膜的表面会使SiO₂膜继续发生缩合反应造成微孔结构的崩溃,导致气体渗透通量和分离效果降低。SiO₂膜材料较差的水热稳定性极大限制了其在水煤气变换反应、甲烷水汽重整等领域的应用。近年来有人分别用不同方法制得Co掺杂的微孔二氧化硅材料,通过掺杂有效提高了其水热稳定性。但由于过渡金属离子体积较大,容易造成修饰后的SiO₂孔径发生变化,在孔径控制方面仍然存在一定难度。本文通过溶胶凝胶法制取了Co掺杂的微孔SiO₂材料,初步探讨了H₂O/TEOS比对材料孔结构的影响及掺杂元素在膜材料中的存在形式,并研究了掺杂后SiO₂膜的氢气渗透和分离行为,获得高渗透量且具有较好分离效果的掺杂材料,实验采用正硅酸乙酯TEOS和Co（NO₃）₂·6H₂O为前驱体,在酸性条件下通过溶胶-凝胶法制备掺钴微孔二氧化硅膜,通过调节水的添加量控制孔径结构,在洁净室条件下利用dipcoating技术,将掺杂后的溶胶涂覆到γ-Al₂O₃/α-Al₂O₃多孔陶瓷载体上,得到以γ-Al₂O₃/α-Al₂O₃为支撑体的微孔SiO₂膜,应用原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、N2吸附等测试手段研究钴在二氧化硅膜材料中的存在状态、膜材料孔结构并在自制的气体渗透装置上研究了膜材料的气体渗透和分离性能。实验结果表明钴元素以Si-O-Co的形式存在于SiO₂骨架之中,掺杂10%的微孔SiO₂膜具有典型的微孔结构,其孔体积为0.119 cm³g·^-1,平均孔径在5（?）左右且孔径狭窄分布在4（?）⁵.5（?）之间。氢气在膜材料中的输运低温下遵循Knudsen扩散机理,高于100°C时遵循活化扩散机理,300°C时膜材料的H2渗透率达到6.41×10^-7mol/m·Pa·s, H₂/CO₂分离系数达到6.61,高于Knudsen扩散的理想分离系数。