据统计,2015年一月大气中CO2的浓度已经达到400 ppm,较20世纪初要高出120ppm,这引起了世界范围内的广泛重视,因为CO2是公认的温室气体,其排放对全球变暖具有不可推卸的责任。为了减缓CO2的排放,对CO2进行高效捕集和封存,被认为是最为有效、可行的方法之一。在众多产生CO2的主要工业生产部门中,火力发电厂是CO2的集中排放源,其排放量约占总排放量的三分之一,因此针对火电厂烟气的减排技术显得尤为重要。在火电厂烟气中,CO2的含量大约在10%左右,剩下的大部分气体为N2,水蒸气及少量的其他组分,烟气压力在1 bar左右。在此低分压的条件下有效的将CO2从混合气体中分离捕集出来是一个巨大的挑战。目前工业化的捕集火电厂烟气中CO2的方法为液胺吸收法,然而这种技术具有一系列的缺点,如吸收剂再生时能耗大,设备腐蚀严重,吸收剂的流失及毒性等。为了克服这些缺点,固体材料吸附法被认为是最有前景的捕集CO2的方法。总体上说固体材料吸附法具有设备投资成本低且操作简单,能耗低,吸附剂再生容易,无设备腐蚀问题等优点。而得到具有优异吸附性能的吸附剂则是此方法成功与否的关键。本文开展了高效捕集C02的富氮多孔炭的制备和吸附性能的研究。研究结果如下：1.以石油焦为碳源,通过尿素氮化-KOH活化的方法制备富氮多孔炭材料。通过改变制备条件得到一系列具有发达孔隙结构的氮掺杂多孔炭材料。采用多种表征技术对得到的吸附剂进行详细表征,如：元素分析,傅利叶红外光谱(FTIR),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),X光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD),氮气吸附等。同时也分别考察了所得到的富氮吸附剂在常压,25℃和0℃的条件下对CO2的吸附性能。研究发现,这一系列材料显示出很高的CO2吸附能力,在25℃和0℃的条件下,其吸附量分别为3.69-4.40 mmol/g和5.69-6.75 mmol/go其中当活化温度为650℃,KOH与制备前驱体的质量比例为2：1时制备的样品(UC-650-2),在25℃和一个大气压下具有这一系列样品中最高的CO2吸附量：4.40mmol/g,是已经报道的富氮多孔炭材料得到的吸附性能最好的样品之一。如此优异的吸附能力是由于该样品具有高微孔孔隙结构和高氮掺杂量。同时该样品在25℃下,.具有的CO2/N2选择性为17,也高于一些已经报道的碳材料。由于此类吸附剂具有制备简单,成本低,高CO2吸附量和选择性,可重复使用性等优点,表明富氮多孔炭在CO2捕集方面具有很好的应用前景。2.以生物质材料-椰壳为碳源,采用上述同样的方法制备富氮多孔炭材料。对得到的吸附剂进行表征和CO2吸附能力的测试。结果表明,基于椰壳的最优化的富氦多孔炭在常压和25℃下具有的CO2吸附量为4.78mmol/g,相应的CO2/N2选择性为19,这两项指标均高于之前石油焦基富氮多孔炭材料。通过吸附剂吸附性能测试结果结合吸附剂的结构表征分析,发现CO2吸附能力是由吸附剂的微孔孔隙和氮含量共同决定的。3.为了进一步增加多孔炭的氮掺杂量和微孔孔隙,使用硝酸预处理石油焦前驱体,再通过尿素氮化-KOH活化的方法制备富氮多孔炭材料。与前述的石油焦基富氮多孔炭相比,得到的样品具有更高的氮含量和更发达的微孔孔隙结构,但较低的CO2吸附能力。此研究结果表明除了氮含量和微孔孔隙这两个因素,还有其他的因素对吸附剂的CO2的吸附量起着重要的作用。通过对样品进行详细的表征分析,我们发现虽然经过酸化预处理原料得到的多孔炭具有更高的总体氮含量,但其中对CO2具有最佳吸附能力的毗咯氮的含量却相对较少,因而造成较低的CO2吸附量。但此系列最优化样品的CO2吸附能力仍高于对应的KOH直接活化石油焦样品的吸附能力。