可再生能源的利用和发展在缓解能源危机和改善环境质量方面发挥着至关重要的作用。其中,通过生物质发酵产生的沼气是一种很有价值且极具发展前景的可再生清洁能源。但是沼气中大量存在的CO2会极大的降低其燃烧时的热值,而且CO2作为酸性气体,在输送时也会腐蚀管道运输设备,因此沼气在相应的使用前需要脱碳。膜分离技术因其有着耗能少、成本低、效率高等优势,在气体分离纯化领域受到广泛关注,该技术的核心是气体分离膜。本文从膜材料分子设计角度出发,利用聚磷腈材料的功能多样性,通过改变侧链基团的种类来探究聚磷腈结构对CO2/CH4体系的气体分离性能的影响。以促进传质机理为理论指导,合成聚二（正丙胺）磷腈（PPA）并制备了PPA均质膜,采用刮涂法制备了PPA/PVDF复合膜。使用(31P,12C,~1H)NMR、FTIR、TGA-DTG、XPS对聚合物PPA的结构和性质进行分析,通过实物图展示PPA均质膜的形貌,并利用SEM对复合膜的结构形貌进行表征。以体积比为50/50的CH4/CO2混合气为模型沼气,通过气体分离实验,探究进料温度、操作压力对分离效果的影响。结果表明,PPA成功合成且具有良好的成膜性,PPA分离层与支撑层之间结合紧密,根据促进传质机理为理论指导所合成的含胺基磷腈膜对CO2有较高的选择性,通过综合因素分析,PPA/PVDF在2 bar,25oC工作条件下分离效果最佳,其对CO2的渗透性P和CO2/CH4的选择性α分别为81.2 Barrer和19.23。以溶解扩散机制为理论指导,合成聚二（正戊胺）磷腈（PAA）和聚二（正辛胺）磷腈（POA）,并制备了PAA和POA均质膜,PAA/PVDF和POA/PVDF复合膜。采用NMR、FTIR、XPS、TGA-DTG、SEM、PALS对所合成的聚合物PAA、POA及所制备的膜进行分析表征,研究侧链长度对聚磷腈膜气体分离性能的影响。结果表明,不同侧链长度的聚磷腈材料对CO2表现出不同的渗透性,其中POA的渗透性最佳,可达到325Barrer,较PPA和PAA的渗透性依次提高300%和67%。这是由于POA拥有较长的侧链,使得其具有较高的自由体积;同时,POA的选择性较PPA和PAA依次降低了35%和7%,这与其他膜分离材料一样,表现出“trade-off”效应。但是综合性能得到提升,POA的分离性能接近1991年的robeson上限。