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煤层气的开发利用对于缓解我国能源紧张形势、提高大气环境质量具有重要意义。由于中低浓度瓦斯中的甲烷含量巨大,具有可观的经济价值,因此CH4/N2分离技术的开发是实现煤层气工业化高效利用的关键一环。变压吸附分离法具有技术相对成熟、操作简单等优势,在矿井甲烷分离提纯方面引起了广泛关注。但由于CH4和N2的物化性质非常相似,导致CH4/N2的吸附分离研究很难有突破性进展,主要原因在于现有的吸附剂难以达到工业要求的分离效果。因此,开发出吸附分离效果优良、合成步骤简单、物化性质稳定的吸附剂是该领域的研究重点。六方氮化硼,作为一种新型多孔材料,由于其孔隙结构发达,热稳定性和化学惰性优异,较高的比表面积等优秀的物化特性,使得其在水体净化、催化剂、储氢等领域具有广阔的研究前景。为探究纳米氮化硼及纳米硼碳氮材料作为吸附剂,在中低浓度瓦斯变压吸附提纯甲烷的应用情况。本文通过无模板法制备出高比表面积、孔隙丰富的纳米氮化硼;同时为实现氮化硼的碳化,在纳米氮化硼（BN）制备的基础上,通过改变反应条件制备出一系列纳米硼碳氮（BCN）材料。另外进一步研究了BN及BCN材料在CH4/N2混合体系中的选择吸附性能。主要研究内容及结果如下:（1）采用硼酸作为硼源、缩二脲和尿素作为复合氮源,通过调节反应物比例、升温速率、反应时间和反应温度等一系列实验参数,制备出9种较高比表面积的氮化硼材料。通过扫描电子显微镜、X-射线粉末衍射仪、氮气物理吸/脱附测试等表征,结果表明:最优工艺路线制备的纳米氮化硼比表面积为1360m2/g,总孔体积为1.28cm3/g,平均孔径为1.88nm,微孔比表面积为1142m2/g,微孔孔体积为0.83 cm3/g。（2）不同条件下制备的BN样品穿透实验结果表明:压力对穿透分离效果具有重要影响。随着压力的增加,样品的穿透分离效果越好,但当压力过大时,导致CH4、N2的穿透所需时间越长,因此确定最佳压力为0.3MPa。同时,随着混合体系中CH4浓度的上升,样品BN-1050-3.5（H:U:B=1:3:5）、BN-1050-3.5（H:U:B=1:2:5）的两种气体穿透时间均会延长。另外,低压吸附实验结果表明:样品BN-950-3.5的吸附选择参数SCH4/N2为17.8,在CH4/N2变压吸附分离领域具有一定的研究价值。（3）为实现纳米氮化硼的碳化,在氮化硼制备的基础上,通过改变葡萄糖的添加比例、反应温度、反应时间等参数,制备出7种BCN纳米材料。所制备的最优样品比表面积为1258m2/g,总孔体积为1.12 cm3/g,平均孔径为1.78nm,微孔比表面积为935m2/g,微孔孔体积为0.82 cm3/g。穿透实验结果表明:样品BCN-1050-3.5在0.3MPa条件下的穿透效果分离相对较好。另外,低压等温吸附实验结果表明:样品BCN-950-3.5的分离系数、吸附能力选择系数、吸附选择参数等参数均表现最优,但与BN-950-3.5样品相比较,存在一定的差距。本论文共有图75幅,表23个,参考文献78篇。