由过渡金属离子和咪唑类配体配位形成的沸石咪唑框架（ZIF）膜是当前研究最广泛的金属有机框架（MOF）膜材料之一。其具备与沸石相同的拓扑结构,因而结合了沸石与MOF的双重优点,具备热稳定性和化学稳定性高、比表面积大、结晶度好以及化学官能团丰富等众多优势。由于大多数的ZIF具有相对较小的孔道和窗口尺寸,因而在气体分离和吸附领域引起了研究者们的广泛关注。尽管ZIF膜的巨大潜力已经被广泛证明,目前仍有一些影响其分离应用的问题亟待解决。例如,①ZIF膜的制备工艺方面:目前制备ZIF膜的多孔载体多集中在片状和管状载体,比表面积和装填密度更大的中空纤维载体的使用仍然相对较少;无缺陷ZIF膜的制备方法仍然较为复杂,不利于实际的工业化应用。②膜层的微观结构调控方面:ZIF膜的性能与其微观结构具有密不可分的关系,在制备无缺陷的ZIF膜时,晶界的形成会严重影响膜层的质量,从而导致非选择性的缺陷传输通道,造成膜的选择性降低。因此,ZIF膜结构的有效调控和规模化制备研究具有非常重要的学术意义和应用价值。本文主要围绕调控ZIF膜层的微观结构（调节剂的调控,复合膜的构建,纳米片的合成,杂化配体晶种诱导成膜）和制膜工艺（采用比表面积、装填密度大的中空纤维载体以及简单的制膜方法）方面开展相关的研究工作,具体内容如下:（1）ZIF-8膜层结构调变研究:提出一种采用厚壁内胆高压釜,基于晶化调节剂辅助的二次生长法在氧化铝中空纤维表面制备较薄的致密ZIF-8膜的方法。系统考察了高压釜内胆的厚度、升降温速率、甲酸钠的用量等对ZIF-8膜形貌、微观结构和分离性能的影响。研究结果表明,在二次生长的过程中使用含厚壁聚四氟乙烯内胆（由1.5 mm增至7.5 mm）的高压釜制备出的膜层厚度可以显著降低（从18.0 μm到7.0 μm）,并且可以避免膜层裂缝的产生。这是由于缓慢的升降温速率可以更好地控制晶体的成核和生长速率,从而促进合适的成膜速率。适量的甲酸钠可以促进载体表面氧化锌相的生成;而氧化锌可作为成核位点和二次金属源,与晶种共同作用同时促进晶体的成核和生长,从而形成致密的膜层。适量的甲酸钠和缓慢的升降温速率对于确保生成较薄的ZIF-8连续膜至关重要。由于减少了晶界缺陷和裂纹,所制ZIF-8膜显示出高达30.9的H2/N2理想分离选择性,不仅远高于2008年罗伯逊线的上限,还达到了相似条件下文献报道的最高值的两倍。此外,该膜还具备良好的重复性和稳定性,具有较高比表面积和装填密度的中空纤维载体也有利于进一步的工业化应用。（2）前驱体层转化法制备ZIF-8/GO“三明治”复合膜研究:考虑到二维膜材料（氧化石墨烯,GO）的众多优势,提出了一种前驱体层转化策略制备更薄的ZIF-8膜,即采用Zn-EG-AC（EG:乙二醇,AC:CH3COO-,简称ZnEG）/GO前驱体层在配体溶液中转化的方法,首次在氧化铝中空纤维载体上构建了厚度约为0.9 μm的ZIF-8/GO“三明治”结构复合膜。系统地探讨了 ZnEG用量、GO尺寸、反应时间和膜厚等因素对膜层结构和气体分离性能的影响。研究结果表明,ZnEG一方面可以充当金属源与有机配体配位进行原位转化,另一方面,其表面丰富的羟基、羧基等官能团与GO上的官能团发生相互作用从而促进了其与GO的良好结合。ZIF-8的筛分作用和2-甲基咪唑环对CO2的吸附作用,微量未转化的ZnEG起到的粘附作用以及GO与CO2之间的强相互作用阻碍了 CO2向膜内的渗透,因此在最佳条件下所制复合膜表现出1.36×10-7mol·Pa-1·m-2·s-1的H2透过速率以及高达30.8的H2/CO2理想分离选择性,重复性良好。等摩尔H2/CO2混合气体的分离因子在30小时后也能稳定在25左右,体现了良好的稳定性。这种前驱体层转化策略有望适用于其他微孔材料/氧化石墨烯体系,为高效分离膜材料的设计和开发提供有价值的理论依据。（3）二维ZIF及其膜层制备研究:采用简单的自下而上法首次制备了纳米片形貌的ZIF-71晶体及其膜。考察了金属盐种类、用量、溶剂、调节剂、反应温度、反应时间等对ZIF-71晶体纳米片制备过程的影响。研究结果表明,醋酸根离子的参与配位、合适的溶剂极性、一定量的甲酸钠、较低的反应温度和反应时间是制备无交叠ZIF-71纳米片的关键。此外,采用喷涂自组装（Spray-LBL）的方法制备出了膜厚约2.5 μm的致密ZIF-71膜,考察了反应温度、喷涂次数、调节剂等因素对膜层结构的影响。在最优条件下制备的ZIF-71膜的H2透过速率达到了 2.21 ×10-7 mol·Pa-1·m-2.s-1,H2/CO2、H2/N2,H2/C3H8的理想分离选择性分别为9.6、13.9和63.8,均远高于其相应的努森分离选择性。本文提出的纳米片及膜的制备方法操作简便,效果显著,对于MOF纳米片及其薄膜的研究具有重要的指导意义。（4）杂化配体ZIF晶种诱导成膜研究:首次提出了 一种采用杂化配体晶种制备ZIF膜的方法。采用ZIF-8和ZIF-71的混合配体制备的ZIF-8-71杂化配体晶种在氧化铝中空纤维载体上成功制备了致密无缺陷的ZIF-72膜。由于ZIF-8-71杂化配体晶种在合成液中的稳定性更高,且存在双配体的协同作用,相对于单一的ZIF-8和ZIF-71晶种,采用ZIF-8-71杂化配体晶种制备的膜层晶体排列更规整,膜层更致密。系统考察了晶种类型、晶种液浓度、配体含量、调节剂含量、金属盐种类、溶剂含量、反应温度等对ZIF-72膜结构和性能的影响。在最优的条件下,采用杂化配体晶种制备的ZIF-72膜对应的H2/CO2和H2/N2的理想分离选择性分别达到了 98.8和58.5,远远高于它们相应的努森分离选择性。这是迄今为止首次提出使用杂化配体晶种并将ZIF-72晶体成功制备成膜层的研究,这对于制备高分离性能的新型MOF膜具有非常重要的学术意义。