人类活动导致二氧化碳排放量大幅增加.二氧化碳是温室气体的主要成分,正是它导致了气候变化,使得全球变暖水平比工业化前高出1℃.我们评估了用于碳捕集的三种主要技术:预燃烧、后燃烧和氧燃料燃烧.本文综述了碳捕集、封存和利用的研究进展.我们比较了二氧化碳吸收技术和二氧化碳分离技术.单乙醇胺是最常见的碳吸附剂,但它所需的再生能量较高,每吨二氧化碳约需3.5吉焦能量.另一方面,吸附剂技术取得了最新进展,发现了新的溶剂,即一种调制胺混合物,其再生能量较低,每吨二氧化碳约需2.17吉焦能量.石墨烯型材料对二氧化碳的吸附量为0.07mol/g,比特定类型活性炭、沸石和金属有机框架材料高出10倍.CO2的地质储存为封存捕集的二氧化碳提供了一种高效的长期策略,这一技术可在操作时间范围内以Gt级别的全球存储容量系数将捕集的二氧化碳封存在地质储层中.关于其利用途径,目前,全球二氧化碳总利用量低于每年2亿吨,与全球人为二氧化碳排放量(每年32亿吨以上)相比,几乎可以忽略不计.在此,我们回顾了不同的二氧化碳利用方法,如直接途径,即饮料碳酸化、食品包装和石油开采、化学工业和燃料.此外,我们还考查了基本负荷发电、季节性储能、区域冷却和利用地热能进行低温直接空气二氧化碳捕集等其他二氧化碳利用方法.通过运用文献计量分析地图,我们从文献中发现了该研究领域的空白,有待进一步研究,例如设计新的稳定的离子液体、金属-有机框架的孔径和选择性、以及提高新型溶剂的吸附能力等领域.此外,诸如新溶剂的技术经济评价、工艺设计和动态模拟等领域需要作进一步努力,并需要在预实验和商业规模试验之前进行研究和开发.