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膜材料存在着渗透量与选择性相互制约的关系,限制了气体分离膜的应用,因此通过物理化学改性使膜材料兼具优良的渗透量及选择性是解决两者间矛盾的关键。本论文通过缩聚反应合成聚醚砜,并对聚醚砜进行溴代化学改性,掺入含有氨基的MIL-53进行物理改性,最后考察了溴代度、掺杂量、压力和温度对膜的渗透量和选择性的影响。具体研究内容包括:1、4,4′-二氟二苯砜,3,3′,5,5′-四甲基-4,4′-联苯二酚和双酚AF通过缩聚反应合成聚醚砜(PESF),通过红外和核磁表征,证明产物合成成功。对聚醚砜膜进行了TG-DSC分析,分解温度为340℃左右。并测试了不同压力(0.5 atm,1.0 atm,1.5 atm)和不同温度(25℃,35℃,45℃,55℃)条件下的渗透系数,扩散系数和溶解度系数。结果表明,随着压力的升高,CO2渗透系数呈现逐渐降低的趋势;随着温度的升高,CO2渗透系数呈现逐渐升高的趋势。压力和温度对渗透系数的影响主要是由扩散系数引起的。25℃,1 atm条件下,聚醚砜(PESF)CO2的渗透量为10.2 bar,CO2/CH4,CO2/N2的选择性分别为23.9,25.6。2、对聚醚砜(PESF)进行溴代反应合成了不同溴代比例(1:1,1:2,1:3,1:4,1:5)的聚醚砜(BPESF-a,BPESF-b,BPESF-c,BPESF-d,BPESF-e)。通过FTIR和1H-NMR表征证明产物成功合成,并测得溴代率分别为2.6%,12.2%,26.0%,32.5%和52.6%。对不同溴代比例的聚醚砜进行了tg-dsc分析,结果显示,随着溴代度的升高,聚合物开始分解的温度逐渐升高。对5种不同溴代比例的聚醚砜,考察了溴代度,温度和压力对渗透系数的影响。结果表明,随着溴代度的升高,co2的渗透量呈现逐渐升高的趋势,这是聚合物自由体积增大的原因造成的;随着温度的升高,co2渗透系数呈现逐渐升高的趋势;随着压力的升高,co2渗透系数呈现逐渐降低的趋势。压力和温度对渗透系数的影响,主要是由扩散系数决定的。结合co2渗透系数和co2/ch4,co2/n2选择性的影响,bpesf-d表现出最优的分离性能,其co2的渗透量为50.2bar,co2/ch4,co2/n2的选择性分别为23.4,22.4。3、选择nh2-mil-53作为无机颗粒分散相,掺入溴代功能化聚醚砜(bpesf-d)中制成混合基质膜(5%,10%,15%)。首先对nh2-mil-53进行了xrd和ftir分析,证明其成功合成。然后对混合基质膜进行ftir分析,结果显示,随着掺杂量的增加,nh2-mil-53的特征峰逐渐增强。对不同掺杂量的膜进行气体性能测试表明,随着掺杂量的增加,co2的渗透量逐渐增加,co2/ch4,co2/n2的选择性先升高后降低,这是由于随着掺杂量的增加,无机颗粒nh2-mil-53发生了团聚现象。最后对混合基质膜进行了sem和tg-dsc分析,掺杂量为10%的混合基质膜具有较好的分散性,15%的混合基质膜出现了明显的团聚现象。热重图显示随着掺杂量的增多,混合基质膜热稳定性逐渐升高。在nh2-mil-53添加量为10wt%时,混合基质膜的气体渗透选择性能最优,其中co2的渗透系数为113.0bar,与未掺杂前相比提高了125%,co2/ch4,co2/n2的选择性分别达到了28.5和29.2,与聚醚砜的23.9和25.6的选择性相比,提高了19.2%和14.1%,达到了1991年的Robosen上线。