本文基于改性聚酰亚胺膜（PI）的气体渗透性能,设计制备了PI-ZrO₂、PI-Al₂O₃、PI-uio-66型三类聚酰亚胺杂化膜,有效改善了聚酰亚胺膜的气体渗透性能,文章主要研究内容如下:首先,采用共混法和热亚胺化法制备出PI-ZrO₂、PI-Al₂O₃、PI-uio-66型三类聚酰亚胺杂化膜。其中Al₂O₃和ZrO₂纳米粒子质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%;锆金属有机骨架化合物（uio-66）质量分数为1%、5%、10%、15%、20%。采用红外光谱仪、场发射扫描电镜、热重-差重分析仪和全自动物理吸附仪对杂化膜的结构和热性能进行表征。结果显示,ZrO₂和Al₂O₃纳米粒子与聚酰亚胺聚合物发生了键联反应,形成了一种新型有机-无机网状结构,该结构的形成使聚酰亚胺膜在保持良好热稳定性的同时,孔径分布趋于均一化;而锆金属有机骨架化合物（uio-66）与聚酰亚胺聚合物只是进行了物理混合,uio-66均匀的镶嵌在聚酰亚胺聚合物之中形成一种致密微孔结构,使聚酰亚胺膜在保持良好热稳定性的同时,增大了孔径。以纯CO₂、CH₄、N₂为测试气体,对聚酰亚胺杂化膜进行气体渗透性测试。研究了共混粒子含量和压力对杂化膜气体渗透选择性的影响。得到以下结论:1.随着共混粒子含量的增加,CO₂、CH₄、N₂气体渗透性不断增大,CO₂/CH₄气体选择性呈现先增大后减小的趋势。2.当ZrO₂的质量分数为3%时,PI-ZrO₂杂化膜的气体渗透选择性最佳,CO₂/CH₄的分离因子为19.2。与传统的聚酰亚胺分离膜相比,CO₂、CH₄和N₂的气体渗透性系数分别增长到原来的7.4、18.8、18.1倍。3.当Al₂O₃纳米粒子的质量分数为4%时,PI-Al₂O₃杂化膜的气体渗透性能最佳,CO₂/CH₄的分离因子为16.2。与传统的聚酰亚胺分离膜相比,CO₂、CH₄和N₂的气体渗透性系数分别增长到原来的8.0、24.1、76.6倍。4.当uio-66的质量分数为10%时,PI-uio-66杂化膜CO₂/CH₄分离因子最大为20.6,与传统聚酰亚胺分离膜相比,CO₂、CH₄和N₂的气体渗透性系数分别增长到原来的4.4、10.4、31.9倍。5.随着压力的增加,PI-ZrO₂、PI-Al₂O₃两类杂化膜CO₂气体渗透性都逐渐增大,CH₄和N₂的气体渗透性几乎不变;而PI-uio-66杂化膜CO₂、CH₄、N₂的气体渗透性不随压力增大而变化。改性之后的聚酰亚胺膜具有良好的CO₂、CH₄气体渗透分离性能,可用于沼气中CO₂、CH₄气体的分离,有效提高了CO₂和CH₄气体的分离效率。