近年来,为了应对能源大量使用带来的空气污染问题,人们开发了多种工艺手段来进行工业排放气中二氧化碳（CO2）的分离与回收。其中吸收法、吸附法存在周期长、成本高、无法连续操作等缺点,而低温蒸馏法耗能较大,在进行特殊气体分离时应用较广,但不适用于CO2的分离回收。因此,具有绿色、高效、低能耗、低成本的膜分离法成为分离CO2的最佳手段。界面聚合法具有单体种类广泛、工艺过程简单、结构可控等优点,已被广泛应用于纳滤和反渗透膜的制备。目前采用该法制备气体分离膜的应用尚不常见,因此开发一种通过界面聚合工艺制备气体分离膜,并将其应用于CO2的有效分离中是一项具有重要意义的工作。采用膜法分离CO2的研究中,渗透通量与选择性相互制约、此消彼长的“trade-off”现象严重制约了这一方法的应用以及性能的提升。为了提升分离膜的综合性能,人们研究发现了众多途径来达到这一目的,主要可以分为三种路径:（1）分离层厚度的超薄化;（2）分离层介质的可控改性;（3）水相单体中碳纳米材料的引入。本论文采用的界面聚合工艺就是近年来被广泛用于制备超薄复合膜的有效方法,同时选取了具有特殊结构的水相单体-β-环糊精以及新型的碳纳米材料碳量子点（CQDs）作为水相单体的掺杂物。探讨制膜工艺条件对CO2的分离性能,之后进一步研究纳米材料引入后对复合膜形貌的影响,旨在揭示复合膜的微观结构与气体分离性能的关系。根据复合膜的气体分离性能,论文首先对环糊精和酰氯单体进行了有效筛选,进而确定了单体浓度、反应时间等各种工艺参数,制备出性能优异的气体分离复合膜。随后采用傅立叶变换红外光谱仪来测定膜的化学组成,采用扫描电镜、原子力显微镜等仪器来表征膜的形貌。研究结果发现分别采用β-环糊精和均苯三甲酰氯（TMC）作为水相和油相单体,可以得到具有特殊“环状多孔”结构的膜形貌。在制膜工艺为:水相溶液为含2 wt.%β-环糊精、1 wt.%Na OH的水溶液,油相溶液为含1 wt.%TMC的己烷溶液,水相溶液、油相溶液浸泡时间均为10min,热处理温度为50°C,处理时间也为10min时,制备的气体分离复合膜对CO2的渗透通量达到200GPU,CO2/N2选择性为10.53。为了进一步提升气体分离复合膜的性能,论文采用热解柠檬酸法制备了CQDs,通过傅立叶变换红外光谱仪确定其化学结构,透射电镜、X光电子能谱仪、动态光散射激光粒度仪等确定了CQDs的成功合成,其粒径大小为2.8nm,分布均一。进而利用水热反应对CQDs进行氨基功能化改性,相应的结构表征确认了在CQDs表面成功接枝了具有较强水溶性、反应活性强、对CO2具有更强选择性的-NH2。将功能化CQDs引入到水相单体中,通过界面聚合法制备得到不同碳量子点掺杂量的复合膜。扫描电镜结果显示,CQDs的引入对复合膜的表面形貌有极大影响,同时气体分离性能也证实其效果显著。未改性碳量子点的掺杂量为0.1wt.%时,复合膜对CO2的渗透通量为157GPU,CO2/N2分离选择性达到15.9。而氨基化之后的CQDs掺杂量为0.1wt.%时,复合膜对CO2气体的渗透通量为148GPU,CO2/N2选择性进一步提高至19.7。由此可见,碳量子点的引入对复合膜综合性能的提升十分明显。为了对比零维碳纳米材料CQDs在复合膜中的作用,本论文同时引入了多壁碳纳米管（MWCNTs）,对其进行修饰改性后,将其掺入水相单体中,采用界面聚合法制备了气体分离复合膜,通过扫描电镜观察其表面形貌,同时结合气体分离数据来分析不同维度碳纳米材料对复合膜形貌及性能的差异,探讨碳纳米材料在界面聚合中对膜结构及气体分离性能的影响。