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选择性和渗透率是评估一个分离膜的能力的重要指标，但这两个指标很难同时提升[4]。理想的气体分离膜首先应该足够的薄，而且需要有均匀的孔让气体分子通过，此外，它还应该有相应的机械性能用以文持气流通过时候结构的稳定。如今，石墨烯[5]和它的衍生物拥有高度稳定性及纳米级的孔，所以在气体分离上已经受到了巨大的关注。28845
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目前我们要获得多孔石墨烯有两种可行的方法。第一种是用电子束穿透石墨烯片打孔，再用其它原子钝化悬挂键；第二种方法是构建一些基本单元，然后组装成一个较大的石墨烯片[6]。而通过模拟计算，可以得出氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳的扩散势垒分别是0.61 eV、5.91 eV、2.35 eV和2.21 eV。再利用阿伦尼乌斯方程计算得出氢气分子相对以上三种气体的选择性分别为1076、1029和1026，这种结果相比于硅膜的103数量级的选择性来说已经高出太多[7]。论文网
自具微孔高分子（polymers of intrinsic microporosity，PIMs）是由含有扭曲结构的刚性单体聚合而成，是近年来出现的新型有机微孔材料。PIMs不但有比表面积高、而且有化学和物理性质都稳定、微孔结构可以调控等优点，在均相催化、氢气储存等方面都表现出了及其诱人的应用潜力。对于PIMs我们可以通过人工改变苯环连接结构的刚性、调整转角大小及相邻转角间距离、引入不同侧链取代基等方式有效改变高分子的微孔孔径的大小及分布，以改变气体分子在PIMs膜内的扩散，调节气体分子的选择性[8]。因其优越的气体分离性能，PIMs 气体分离膜更是吸引了众多研究者的关注，是目前具有应用前景的气体分离膜材料。
有机-无机复合膜材料也被应用于气体分离，在有机网络中引入了无机质点是这种膜最大的特点，因其具有有机物和无机物共同组成，所以兼顾有机组分和无机组分两者的优点，同时还具有了两者都不具备的新性能，选择性和渗透性方面都有提高 [9]。根据材料中有机组分和无机组分间的相互作用类型，我们将其分为两类：通过有机和无机相间以范德华力、氢键等次价键结合组成的称作无机粒子填充高分子膜材料和以共价键、离子键等化学键结合组成的称作有机-无机杂化膜材料[10]。
石墨二炔是一种新的碳的同素异形体。中国科学家在铜片上利用优尔炔基苯被铜片催化发生反应成功合成了大面积的石墨二炔[11]。石墨二炔中的二炔键形成的三角形小孔，边长大约为3.8 Å，而H2、CO、CH4和CO2的分子动力学直径分别是2.93 Å、3.76 Å、3.83 Å和3.3 Å[12]。很明显的氢气分子的动力学直径比三角形小孔的边长小的多，但其他三种气体分子的动力学直径都与三角形小孔边长相接近，这是不利于气体通过的。所以若用石墨二炔作为气体分离膜是可行的，并且对于氢气分子的选择性也将远远大于其他三种气体分子。
Li等人报道最薄的氧化石墨烯（GO）膜的厚度接近1.8nm，对于H2和CH4以及N2的选择性大约在103数量级，然而，测量出H2对于GO膜的渗透率约为300 GPUs (1 GPU = 3.35×10–10 mol m–2s–1Pa–1)，这都是因为它的低密度和随机孔的特性[13]。近日，Park和他的同事也已经得到了H2渗透率约为8个数量级的单原子厚度多孔石墨烯膜，而对于气态H2和CO2分子的选择性则是低于10[14]。最近，Peng等人通过使用金属-有机骨架纳米片组建了拥有H2渗透率约为3000GPUs，而且同时对于H2和CO2选择性超过200的1nm厚度的分子筛选膜[15]