当前,发展清洁能源成为世界各国可持续发展的重要战略选择。天然气作为一种清洁优质能源,可有效减少CO2和SO2等温室气体排放量,受到越来越多的关注。然而非常规天然气中CH4/N2等复杂体系分离制约其进一步的发展。与传统分离技术相比,膜分离技术具有选择性高、模块化设计易扩张、操作简单、能耗低和成本低等优点,在CH4/N2气体分离领域表现出独特的优越性。混合基质膜（Mixed Matrix Membranes,MMMs）集中了聚合物可加工性、易成膜及填料高渗透选择性等优势,在气体分离方面展现出广阔的应用前景。然而现有多孔填料存在的酸碱稳定性差、填料与聚合物基质相容性不佳、膜面积难以放大、渗透性能与选择性能难以同时提高等问题大大限制了MMMs在CH4/N2气体分离领域的应用。本文采用金属-有机骨架（MOF）表面官能团调控和金属活性位点创建等方法,大幅度提高了MOF材料的酸碱稳定性,以及MOF基MMMs的CH4/N2气体分离性能。本文的主要研究内容如下:（1）针对非常规天然气（CH4/N2体系）酸性环境影响膜性能稳定性的问题,提出一种高真空电阻煅烧（HVRC）的方法,构建了系列具有表面碳化与硬化结构的ZIF-8@VR晶体材料,为拓展膜材料的应用范围提供了借鉴。得益于碳材料优异的化学稳定性,ZIF-8@VR在p H=2.8的酸性环境仍保持完整的晶体结构。因表面具有含丰富Zn金属作用位点的碳化结构,使得ZIF-8@VR对CH4吸附量提高了63%,CH4/N2吸附选择性能提高了1.4倍。进一步,以ZIF-8@VR作为填料,以弱酸性的聚丙烯酸（PAA）作为聚合物基质,制备致密的PAA/ZIF-8@VR MMMs。研究结果表明,ZIF-8@VR填料的引入可以促进气体分子与纳米颗粒微孔相互作用,增加对大尺寸气体分子（CH4）的表面活化能,进而提高MMMs的CH4/N2体系气体分离性能。当填料负载量为66.8 wt%时,PAA/ZIF-8@VR MMM表现出较高的CH4渗透速率（1763 GPU）及可接受的CH4/N2选择性能（3.12）。（2）为进一步拓展适用于CH4/N2体系分离的MOFs填料,采用HVRC方法合成了具有良好碱性稳定性及成膜性的非晶Ui O-66材料（ACU）,并研究了不同处理温度对ACU结构性能的影响规律。结果表明,HVRC处理形成的丰富Zr4+活性位点提升了ACU对CH4的气体吸附能力,电流为120A时,ACU-120A具有最佳的CH4/N2吸附选择性能。进一步,以ACU-120A为填料,聚乙烯醇（PVA）为聚合物基质,获得了系列具有优异CH4/N2分离性能的非晶MOF基MMMs。特别地,当ACU-120A负载量为80 wt%时,PVA/ACU-120/MPSf MMM的CH4渗透速率为5584 GPU,CH4/N2选择性为3.43。（3）为进一步提高CH4/N2的分离性能,在前面步工作基础上,考察了不同真空煅烧温度对MOF材料结构特性及气体吸附性能的影响规律。研究发现通过调节温度可获得均匀碳化、且具有丰富金属活性位点和官能团的MOF晶体材料（CSZ）,其中,CSZ-95A具有最高的CH4/N2吸附选择性能及良好的碱稳定性。进一步,以CSZ-95A为填料,以碱性聚乙烯胺（PVAm）为聚合物基质,改性MPSf膜为支撑体,制备了面积为1120 cm~2（约等于2张A4纸大小）的PVAm/CSZ-95A/MPSf MMMs。得益于Zn金属位点与-NH2官能团协同强化作用,当CSZ-95A负载量为85 wt%时,MMM的CH4/N2选择性能可达3.89,CH4渗透速率为6701 GPU。此外,利用该MMMs制备了卷式膜组件,有效面积可达2000cm~2,卷式膜组件的CH4/N2分离性能并未降低,证实了基于CSZ-95A的MMMs具有良好的实用性。该工作提供了一种新的CH4/N2分离MMMs,有利于促进MMMs的规模化生产及应用。（4）为克服MOF负载量升高对气体分离膜选择性能不利影响,在前一步工作基础上,分析了不同真空煅烧时间对CSZ-Hx材料结构特性的影响规律。研究发现,煅烧时间对CSZ-Hx介孔特性具有一定的影响,当处理时间为3 h时,CSZ-H3不仅保留了对CH4/N2较高的吸附选择性能,同时还具有高介孔比表面积与孔隙容积,促进了与聚合物的界面接触,提高了与聚合物的相容性。进一步,以CSZ-H3为填料,以PVA为基质,制备了高负载量、高分离性能的PVA/CSZ-H3/MPSf MMMs。其中,当CSZ-H3负载量为95 wt%时,MMM具有最高的CH4/N2选择性能（4.44）及超高的CH4渗透速率（7283 GPU）。本工作为构建高负载量、高性能的MMMs提供了参考。