本论文以气体分离膜的应用为背景，制备了以功能化聚芳醚砜为基体，酸化多壁碳纳米管（c-MWNT）为分散相的混合基质膜（MMM），它兼具了无机材料优异的气体分离性能和聚合物良好的机械和加工性能。酸化碳纳米管的拉曼光谱和透射电镜的测试结果表明酸化处理导致碳纳米管结构被轻微破坏，但仍保持着较高的长径比，c-MWNT的羧基含量为2.86wt%。为了解决有机聚合物与无机粒子相容性差的问题，通过分子结构设计，合成了一种分子侧链带有对氨基苯基和丙烯基的可交联聚芳醚砜作为聚合物基体。通过改变共聚单体的比例在一定程度上可调节聚合物性能。通过在聚合物中加入过氧化苯甲酰（BPO）进行热交联实验，研究了BPO添加量及热处理时间对交联度的影响，优化了基体的热交联条件，研究发现热交联不仅提高了聚合物的力学性能和耐热性，同时也提高了气体渗透性能和选择性能。通过对MMM进行红外测试发现聚合物氨基峰发生明显红移，说明c-MWNT的羧基与聚合物的氨基产生了偶极-偶极相互作用，SEM观察到c-MWNT在基体中均匀分散，两相界面具有很好的粘合力，避免了复合材料由于两相界面相容性差而产生的空隙，因而O2、N2、CH4、CO2和He的气体渗透系数和He/N2、CO2/N2、O2/N2和CH4/N2分离系数同时得到了大幅度提高。经过热交联后得到的MMM的耐热性、耐溶剂性以及机械性能均有所提高。