金属有机框架（MOFs）材料是近十年来迅速发展的一种无机-有机配位聚合物,它是由金属离子和有机配体通过离子键和共价键相互连接而成的,是一种具有规整孔道结构的多孔材料。作为MOFs分支的沸石咪唑类金属有机框架（ZIFs）材料,由于其性质与分子筛类似,即具有均匀的孔径、优异的水热稳定性等优点,在制备具有优异性能的分子筛膜方面引起了人们广泛的关注。其中,ZIF-7、ZIF-95等材料因孔径大小介于H₂和其他气体之间、对CO₂具有吸附性等特点,在氢气的纯化与分离方面有着潜在的应用价值。具有POZ拓扑结构的ZIF-95材料具有很高的热稳定性,在超过500℃时仍能保持其结构稳定,此外,ZIF-95的孔径较窄（约为0.37 nm）、孔洞较大（2.4nm）,且对CO₂有很强的吸附作用。因此,ZIF-95膜在H₂/CO₂的分离方面具有广泛的应用价值。在膜的制备过程中,晶体的生长方向即膜的取向对其分离性能有着至关重要的影响。与随机取向的膜相比,取向MOF膜会显示出更好的分离性能,因为完美的取向可以减少膜的晶间缺陷、并为气体的渗透提供单一方向的通道,这有助于改善膜的选择性、渗透性和分离性能。混合基质膜是指通过刮膜的方法制备的一种柔性自支撑膜。混合基质膜具有以下优点:制备方法比无机膜简单,同时又具有比有机膜高出许多的分离性能。目前为止,MOFs材料、分子筛、碳纳米管等均可作为混合基质膜的填料。其中,将ZIF-7掺入聚酰亚胺（PI）中制备的ZIF-7@PI混合基质膜可以用于小分子气体的分离。本论文基于沸石咪唑类金属有机框架材料ZIF-7、ZIF-95为研究对象,主要研究了以下三个方面的工作。第一部分:通过优化合成液中DMF和水的摩尔比,成功制备了厚度约为200-300 nm的ZIF-95纳米片,并将其作为二次生长法制备ZIF-95膜的晶种。首先,通过真空抽滤ZIF-95纳米片悬浮液在氧化铝载体上预涂晶种;然后,通过溶剂热进行二次生长制备出了均匀致密的ZIF-95膜。在200℃,1 Bar条件下进行测试,H₂的渗透量高达1.7×10^-7mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,H₂/CO₂、H₂/N₂、H₂/CH₄的分离因子分别为41.7、36.8、43.0。此外,通过稳定性测试,所制备的ZIF-95膜具有很高的热稳定性。第二部分:通过气相辅助平面外延生长法成功制备出了连续、取向的ZIF-95膜,且膜的厚度仅有600 nm。取向ZIF-95膜具有比随机取向的ZIF-95膜更高的分离性能。在100℃、1 Bar条件下,等摩尔比H₂/CO₂、H₂/CH₄二元气体混合物的分离因子分别为32.2、53.7;H₂的渗透量为7.9×10^-7mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,是随机取向的ZIF-95膜的4.6倍。第三部分:受“双贯通”概念的启发,以氯仿作溶剂,在聚酰亚胺（PI）高聚物中掺入50%的ZIF-7薄片,通过一个简单的平刮法进行刮膜,成功制备出了一种新型的高度取向且双贯通的ZIF-7@PI混合基质膜。因为ZIF-7薄片的厚度为5微米,高于干燥后混合基质膜的厚度,所以ZIF-7薄片的上下两个平面均突出于聚酰亚胺薄膜,使得ZIF-7薄片的孔道成为气体渗透的主要途径。因此,ZIF-7@PI混合基质膜具有较高的氢气选择透过性。在100℃,2 Bar条件下进行测试,H₂的渗透量为3.0×10^-77 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,H₂/CO₂,H₂/CH₄的分离因子分别为91.5和128.4,此外,通过拉伸测试和热稳定性测试,所制备的ZIF-7@PI混合基质膜也具有很高的机械稳定性和热稳定性。