膜分离技术以其不同于传统技术的高效率、低能耗、操作简单、占地面积小等优势,是近年来最具发展前景的新兴绿色技术。兼具高渗透性和高选择性的膜是膜分离技术追求的核心。二维材料层状膜由于其通道规整,渗透性高的特性,因而近年来受到越来越多的关注,对于层状膜的调控和改进研究也逐渐成为目前发展趋势。本文以二维材料MXene制备的层状膜为支架,利用MXene独特的片刚性构筑的规整通道,在层间引入离子液体[BMIM][BF₄],通过调节优化层状膜的微观结构以及化学环境,以期制备出用于CO₂/N₂分离的性能优良的离子液体支撑液膜。本文的主要研究内容与结论如下:（1）通过真空抽滤法制备MXene层状膜,通过滴涂的方法将离子液体引入层间,并调节变压抽滤、摇床辅助沉积、以及膜的热处理三种方法,对MXene层状膜以及离子液体支撑液膜进行优化,在此基础上找到最佳的MXene层状膜制备方法与离子液体[BMIM][BF₄]的匹配。实验发现在经过变压抽滤、摇床辅助沉积以及热处理后,MXene层状膜的层间通道更加规整,有利于对离子液体的负载。同时对比调节制备方法前后的膜性能发现,使用变压抽滤,摇床与热处理的膜均表现出比未处理的支撑液膜更高的分离性能,而兼具三种方法的离子液体支撑液膜表现出最佳的分离性能,MXene层状膜的CO₂通量为11500 GPU,选择性为2.61,同时在该制备方法下,离子液体在MXene层间具有良好的纳米限域效应,该支撑液膜的CO₂渗透通量为570 GPU,选择性达到28.5。（2）以上一部分探索出的制膜条件为基础,使用钛铁试剂Trion对MXene进行修饰,引入磺酸基团SO₃^-调节MXene层状膜通道内环境,制备钛铁试剂修饰的离子液体支撑液膜。钛铁试剂可以和MXene上的氧化钛紧密鳌合,利用MXene表面较为均匀的官能团分布达到钛铁试剂均匀修饰的目的。其在层间发挥两方面作用,一方面调节层状膜的通道间距,使其更有利于离子液体的进入,一方面在膜内构筑出离子化通道,增强对离子液体的固载能力。与未修饰的离子液体支撑液膜相比,30%含量的钛铁试剂修饰的离子液体支撑液膜的的稳定性更好,该膜在5bar下具有较好的长期操作稳定性,在7天内分离性能基本稳定。同时,该膜的CO₂渗透通量达到520 GPU,选择性达到210,其性能提升是由于钛铁试剂的加入使得离子液体在层间的存在空间进一步被限制,限域空间阻碍了离子液体的紧密堆积,使其具有“壁效应”,离子液体的摩尔体积增加,从而增加了CO₂的溶解。