CO₂排放量逐渐增加,使得大气中CO₂浓度上升,造成温室效应,产生各种生态环境问题,如冰层融化、海平面上升和恶劣天气等。所以关于如何捕集和回收CO₂气体的研究已经成为环境与能源领域的重大课题之一。工业上捕获和分离CO₂的主要方法有吸收法、吸附法、低温蒸馏法和气体膜分离法等,其中气体膜分离法因其高效、低能耗和环境友好等优点在CO₂分离领域具有良好的应用前景。因此,本文以聚砜（PSf）超滤膜为支撑体,聚乙烯胺（PVAm）为基质,添加不同的二维层状材料制备混合基质膜,通过调节层状材料在膜中的排列方式,构建CO₂的层状传递微通道,旨在提高膜的CO₂分离性能。主要研究内容如下:（1）本章先制备单片层状偏高岭土（MK）的均匀分散液,并将其添加到PVAm水溶液中,得到PVAm/MK涂覆液。然后,通过涂覆法在PSf上制备PVAm/MK混合基质膜。使用XRD和SEM对膜的微观结构进行表征。研究了添加含量、压力和膜厚等对膜性能的影响。结果表明:MK的加入降低了PVAm的结晶度,且SEM显示了MK在膜中的均匀分散。在压力为1 bar下,MK添加量为1 wt%的混合基质膜的气体分离性能最优,其CO₂渗透速率和CO₂/N₂选择性分别为152 GPU和78。这是因为MK上的含氧官能团能与PVAm上的胺基形成氢键,形成层状微通道有利于气体传递,从而提高膜的CO₂渗透性和选择性。在混合气测试中,添加量为1 wt%的混合基质膜运行300 h仍然具有优异的稳定性,其中CO₂平均渗透速率和CO₂/N₂选择性分别为188 GPU和83.8。（2）本章在MK上吸附Zn²⁺,加入二甲基咪唑溶液在MK上原位合成ZIF-8制备复合材料MK-ZIF-8,并将其加入到PVAm中制得混合基质膜。FTIR与XRD表明ZIF-8成功负载在MK上。研究了不同摩尔比的MK:Zn²⁺、含量、压力和温度对气体分离性能的影响。结果表明:MK:Zn²⁺摩尔比为1:75时性能最佳,当MK-ZIF-8含量为3 wt%,压力为1 bar时,PVAm/MK-ZIF-8膜的CO₂渗透速率为169 GPU,CO₂/N₂选择性为86.7。这是由于PVAm与MK-ZIF-8构成的层状微通道有利于CO₂的快速传递,且层间的ZIF-8对CO₂有分子筛分效应,二者的协同作用提高了膜的气体分离性能。此外,在300 h的混合气测试中,PVAm/MK-ZIF-8膜的气体分离性能表现出优异的稳定性。（3）本章将聚苯胺包覆的多壁碳纳米管（PANI@CNTs）通过超声插入到氧化石墨烯（GO）层间制备PANI@CNTs-GO,再添加到PVAm水溶液中制备PVAm/PANI@CNTs-GO混合基质膜。利用FTIR、XRD和SEM对无机材料以及膜的化学结构和形态结构进行了表征分析,研究了PANI@CNTs-GO含量、压力、温度和混合气对膜性能的影响。结果表明:PANI@CNTs成功插入到GO层间,并且随着PANI@CNTs含量的增多,GO的层间距逐渐增加,且SEM显示了PANI@CNTs-GO在混合基质膜中的均匀分散。在压力为1 bar下,PANI@CNTs-GO添加量为1 wt%的混合基质膜的气体分离性能最优,CO₂渗透速率为170 GPU,CO₂/N₂选择性为122.4。这是由于GO层间距中的促进传递和分子筛分的协同作用。此外,PANI@CNTs-GO含量为1 wt%的混合基质膜在混合气测试的分离性能要高于纯气,且在300 h的混合气测试期间表现出优异的稳定性,其中CO₂平均渗透速率为264 GPU,CO₂/N₂选择性高达149.8。