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纤维素类气体分离膜材料由于价格低廉、分离效果好、抗污染、成膜性好、力学性能优异等特点，已被应用于工业化气体分离生产中。通过物理复合的方法制备纤维素基复合膜材料，是提高纤维素类气体分离膜性能的有效途径。本论文采用纤维素衍生物作为基体材料，通过溶液复合法分别与不同类型的纳米材料、不同结构的离子液体以及聚合物进行复合，设计并制备了兼具优良气体渗透性能和分离选择性能的新型纤维素基气体分离膜材料，系统研究了纳米粒子、离子液体以及聚合物的加入对纤维素复合膜材料气体渗透性能和选择性能的影响。主要研究内容和结果如下: 1.纤维素醋酸丁酸酯/碳纳米管(CAB/MWCNTs)混合基质膜的制备及性能:采用一维管状结构的MWCNTs与CAB进行复合，制备新型CAB/MWCNTs混合基质膜。该混合基质膜中的MWCNTs分散均匀，为气体分子在膜内的扩散提供了“快捷通道”。随着混合基质膜中MWCNTs含量的增加，混合基质膜对O2和CO2等测试气体的渗透系数均明显提高;同时，混合基质膜对多种气体对均表现出优异的分离效果。 2.纤维素醋酸丁酸酯/笼形聚倍半硅氧烷(CAB/POSS)混合基质膜的制备及性能:采用含有不同种类取代基团的POSS与CAB进行复合，制得一系列CAB/POSS混合基质膜。详细研究了POSS上取代基团种类以及POSS在混合基质膜中的含量对膜性能的影响，尤其是气体渗透和分离选择性能。结果表明，含三甲基硅基团POSS的加入能够有效提高CAB膜的气体渗透系数。由于三甲基硅基团对于O2具有亲和作用，该混合基质膜对O2气体渗透系数提高程度较其他气体更为显著，表现出更好的气体分离效果。 3.醋酸纤维素/离子液体(CA/IL)复合膜的制备和性能:基于离子液体对CO2等气体的高的选择吸附性能，制备了一系列CA/IL复合膜材料，考察了不同种类和不同含量IL对复合膜的气体渗透和分离选择性能的影响;发现向CA膜中加入阴离子为双三氟甲基磺酰亚胺盐（[Tf2N]-）、阳离子上带有较长烷基基团的离子液体，如:1-烯丙基-3-丁基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐（[Abim][Tf2N]），能够显著提高膜材料对CO2气体渗透性能，同时保持甚至提高CA膜CO2/N2和CO2/CO气体选择性。 4.醋酸纤维素/热塑性聚氨酯(CA/TPU)复合膜的制备和性能:将具有柔性链段的聚醚型TPU与CA进行复合，制备一系列CA/TPU复合膜，进而对复合膜的结构和性能进行了表征。结果表明，CA/TPU表现出了一定的相分离行为;具有柔性链段的聚醚型TPU的引入使得所制得的CA/TPU复合膜气体渗透系数得到提高，同时其N2/O2、CO2/N2、CO2/CO和CO2/CH4分离系数明显提高。