相比于煤和石油来说,天然气是一种洁净能源,在燃烧时,碳排放量少而且氮氧化物和硫氧化物几乎实现了零排放。因此推广使用天然气可以从根本上改善当今存在的环境污染问题。我国存在大量的非常规天然气,比如煤层气、致密气和页岩气等,非常规天然气的开采可以弥补常规天然气储量不足。但是在开采过程中常常会混入大量的空气,氮气和甲烷在标准状况下有着极其相似的物化性质,因此CH₄/N₂分离一直是分离领域中的难题。为了制备高效的CH₄/N₂分离吸附剂,本论文研究了以煤矸石为主要原料制备的型体NaX/活性炭复合材料（NaX/AC）,经K+和Cs+离子交换后,不同离子交换度对复合材料中X沸石的结晶度、孔结构以及CH₄/N₂吸附分离性能的影响。并且以煤矸石为原料,通过添加沥青粉合成了型体Na A/活性炭复合材料（Na A/AC）,考察了不同晶化时间对A型沸石的形成、孔结构以及CH₄/N₂吸附分离性能的影响。本文的主要研究内容和实验结论如下:1.复合材料NaX/AC经过钾交换之后,随着钾交换度的增加,复合材料中X型沸石的结晶度随之降低,复合材料的比表面积、微孔比表面和孔体积下降。钾交换后复合材料的CH₄和N₂吸附容量相比NaX/AC都有所下降,但是相比CH₄,N₂下降幅度较大。钾交换度在28-55%之间,复合材料0.45-0.55nm微孔占1nm以下微孔的百分比增加,除此之外,钾交换降低了沸石与N₂的作用力,导致在298K和273K下CH₄/N₂初始选择性和平衡分离比逐步提高。298K下,K（51）NaX/AC对CH₄的吸附容量达到了13.0m L/g,CH₄/N₂平衡分离比达到了3.5。2.复合材料NaX/AC经过铯交换之后,随着铯交换度的升高,复合材料中的X型沸石结晶度降低,复合材料的比表面积、微孔比表面和孔容下降,同时CH₄和N₂吸附容量和相比原样均有所下降。铯离子交换度在7-21%之间,复合材料中0.45-0.55nm的微孔量及其在1nm以下微孔的相对含量逐步增加,并且铯离子和钠离子相比,与N₂之间的吸附作用力减弱,因此,在298K和273K下CH₄/N₂初始选择性和平衡分离比随着铯交换度的增加而逐步提高。298K下Cs（07）NaX/AC的CH₄吸附容量达到了12.9m L/g,而且CH₄/N₂平衡分离比为3.8。273K下Cs（21）NaX/AC的CH₄吸附容量达到了19.3m L/g,而且CH₄/N₂平衡分离比为3.7。3.以沥青和煤矸石为原料,经炭化、活化后获得型体活性炭材料,并在此基础上进行水热晶化,研究晶化时间对复合材料中4A沸石的形成、孔结构和CH₄、N₂吸附性能的影响。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、77K下的氮气吸附-脱附以及273K下的CO₂吸附等温线对样品进行表征,结果表明水热晶化后,复合材料中的硅铝形成立方形貌的4A沸石,出现了0.45-0.6nm的微孔,微孔孔容增加,并伴有少量的中孔和大孔。复合材料在298K下的CH₄和N₂吸附等温线的结果表明,晶化6h AC-2的CH₄吸附量达到10.8m L/g,并保持较高的CH₄/N₂平衡分离比为3.7。