在能源危机与环境保护的压力下,天然气作为一种清洁的能源,受到了人们的关注。气体分离膜材料由于成本低、能耗低、操作简单及环境友好,展现出广阔的应用前景。但天然气中N2/CH4体系由于相近的动力学直径、相似的性质,难以实现两者的高效分离,是膜法提纯天然气的技术瓶颈。由于“trade-off”效应的限制,聚合物膜在渗透系数和分离选择性方面都远远达不到大规模应用的要求。混合基质膜由于结合了填料与聚合物基质的双重优势,是科学上的研究热点。本文提出中空化分子筛的思路,将中空化分子筛作为填料制备N2/CH4分离膜,研究内容如下。首先以SAPO-34分子筛作为前驱体,通过刻蚀处理法实现SAPO-34分子筛的中空化。考察了刻蚀温度、时间对中空SAPO-34分子筛形貌和结构的影响,并对中空结构良好的中空SAPO-34分子筛进行了N2/CH4吸附测试。结果表明:在60℃四乙基氢氧化铵水溶液中处理15 min得到的中空分子筛产物最佳。进一步测试表明,所得中空SAPO-34分子筛粒度约370 nm,壳层厚度约30 nm,壳层最可几孔径为0.47 nm。与未中空化的SAO-34分子筛相比,具有更高的N2/CH4吸附选择性。其次,将中空SAPO-34分子筛作为填料,添加到含氟聚合物—聚甲基丙烯酸十二氟庚酯基质中制备混合基质膜。考察了中空SAPO-34分子筛负载量、温度、压力对气体渗透性能的影响。结果表明:在不降低气体选择性的前提下,中空SAPO-34分子筛的加入能够提高气体的渗透系数和溶解选择性。在35℃,0.2MPa测试条件下,N2渗透系数为366 Barrer,N2/CH4选择性为1.6,其气体渗透性能超越了2008年Robeson上限。同时对负载量为12 wt.%的混合基质膜进行了变温变压测试,结果表明:混合基质膜对温度、压力具有较高的灵敏度。升高温度气体渗透系数增大,选择性基本保持不变。压力增大,渗透系数减小,选择性基本与进料压力无关。最后,为改善分子筛在膜内的分散性,将中空SAPO-34分子筛进行氨基功能化后,将其与甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFHMA）单体、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）交联剂在紫外光下聚合成膜,制备DFHMA-PETA-氨基化中空SAPO-34分子筛共聚膜。分子筛的分散性、膜的机械强度得到了提高。气体渗透性能显示,在保持气体选择性的同时,渗透系数进一步增大至496 Barrrer。气体渗透性能的提高主要是由于氨基的引入提高了N2、CH4在膜中的溶解度系数。