据统计,2016年1月大气中CO₂的浓度已经达到403 ppm,较20世纪初高出123ppm,这引起了世界范围内的广泛重视。由于CO₂是主要的温室气体之一,其大量排放导致全球变暖。为了减少CO₂气体的排放,应采取有效的方法对其进行捕集和封存。固体材料吸附法被认为是最有前景的CO₂捕集方法。总体上说,固体材料吸附法具有设备投资成本低、操作简单、能耗低、吸附剂再生性能好、以及无设备腐蚀等优点。而能否得到具有优异吸附性能的固体吸附剂,是此方法成功与否的关键。本文开展了高效捕集CO₂的氮掺杂多孔炭的制备及其吸附性能的研究。研究结果如下：1.以椰壳为制炭前驱体,通过氨氧化-KOH活化的方法制备氮掺杂多孔炭。通过改变制备条件,制得了一系列具有发达孔隙结构的氮掺杂多孔炭材料,并采用多种技术手法对其进行详细的表征,如：扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、元素分析、傅立叶交换红外光谱（FT-IR）、X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和N₂吸脱附等。同时,还分别考察了所制得的氮掺杂多孔炭样品在1bai、25℃和0℃下的CO₂吸附性能。研究发现,这一系列掺氮材料显示出很高的CO₂吸附性能,25℃和0℃下材料的吸附量范围分别为3.44-4.26 mmol/g和4.77-6.52 mmol/g .其中,当活化温度为650℃KOH与制炭前驱体的质量之比为1：1时,制备的氮掺杂样品NC-650-1,在25℃、1bar条件下,显示出最高的CO₂吸附性能,为4.26mmol/g。如此优异的吸附能力是由于该样品具有发达的超微孔孔隙结构和高的氮掺杂量。除了优异的CO₂吸附能力,该系列样品还具有较高的CO₂/N₂选择性、可重复循环使用性、较高的动态CO₂吸附能力和较高的初始CO₂等量吸附热（Qst）等优点。此外,由于这些椰壳基氮掺杂多孔炭材料的合成成本低、操作简单,因此其在CO₂捕集方面具有很好的应用前景。2.为了进一步增加吸附剂的超微孔和表面氮基团的含量,进而提高吸附剂的CO₂吸附性能,对炭化得到的椰壳炭进行双氧水预氧化处理、目的是增加炭结构中的氧含量,由于炭结构中的含氧基团可以作为桥介引入更多的含氮基团,因此经过后续的氨氧化过程,使得更多的N元素嵌入到炭骨架当中。在不同温度、不同碱炭比条件下,对氨氧化样品进行KOH活化,制备了一系列具有发达微孔孔隙结构的氮掺杂多孔炭吸附剂,并对得到的氮掺杂吸附剂进行各项表征,研究其CO₂捕集能力。研究发现,在相同的氨氧化和KOH活化条件下,以双氧水预氧化处理的椰壳炭为前驱体制备的氮掺杂多孔炭具有更高的CO₂吸附能力。在1 bar、25℃下,最高的CO₂吸附量达到4.47 mmol/g 。该研究明确了双氧水预氧化处理对吸附剂CO₂吸附性能的正面影响。同时实验结果也再一次证实了,此类吸附剂的CO₂吸附性能是由超微孔结构和表面氮含量共同决定的。3.以工业副产品-石油焦为碳源,直接氨氧化、在炭结构中掺氮,最后在不同的条件下KOH活化,制备了一系列石油焦基氮掺杂多孔炭。对得到的氮掺杂材料进行相关表征,探索其CO₂捕集性能。结果表明,基于石油焦制备的最优氮掺杂多孔炭,在1bar、25℃下,具有的CO₂吸附量达到4.57 mmol/g,优于之前的椰壳基氮掺杂多孔炭。此外,该样品在模拟烟气条件下还展现出优异的CO₂/N₂分离选择性、循环稳定性、高的初始CO₂等量吸附热、快速的吸附动力学和高的动态CO₂捕集性能等。石油焦基氮掺杂多孔炭由于其低成本、高效率,显然是CO₂捕集最有前景的吸附剂之一。