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二氧化碳作为主要的温室气体,其大量的排放导致全球变暖和日益严重的环境问题。据报道,2018年1月大气中CO2的浓度已升高至408 ppm。如何能减少CO2的排放从而缓解温室效应成为迫在眉睫的问题。对CO2进行高效捕集和封存是减少CO2排放的有效方法。在众多CO2捕集方法中,固体材料吸附法由于其操作流程简单,生产成本较低,吸附剂容易再生,无设备腐蚀问题等优势,已受到广泛的关注。如何获得具有优异CO2吸附性能的固体吸附剂成为了关键,在众多吸附剂中,多孔炭材料由于其易制备,生产成本低,再生耗能低,孔隙结构可调,良好的稳定性和疏水性等优点,被视为最有应用前景的固体CO2吸附剂。本文以生物质材料-椰壳和葡萄糖为原料,通过氮化改性、化学活化制备一系列多孔炭吸附剂,并对其CO2吸附性能进行了详细研究。研究结果如下:1、以椰壳为前驱体,通过炭化和KOH活化制备了一系列多孔炭吸附剂。利用多种技术如氮气吸附,X-射线粉末衍射,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等,对吸附剂进行详细的表征。在1 bar,25℃和O℃的条件下,测试了吸附剂的CO2吸附性能。此系列吸附剂显示出较高的CO2吸附性能,在25℃和0℃、lbar的条件下,吸附剂的C02吸附量范围分别为3.56-4.23 mmol/g和4.63-6.20 mmol/g。其中在碱炭比为3:1,活化温度为600℃条件下制得的样品C-600-3在25℃和1 bar下具有最高的CO2吸附量4.23 mmol/g,这归因于该样品发达的超微孔孔隙结构。此系列的样品除了具有高CO2吸附量,还具有快速的吸附动力学,适度的吸附热,高的C02/N2选择性、良好的循环使用性和稳定性,以及优异的动态吸附性能等优点,使得基于椰壳的多孔炭吸附剂具有很好的工业应用前景。2、葡萄糖与尿素的混合溶液经过一步的水热反应,得到氮掺杂前驱体,在不同条件下经过KOH活化,获得一系列氮掺杂多孔炭吸附剂。此系列吸附剂显示出较高的CO2吸附性能,在25℃和O℃、1 bar的条件下,吸附剂的CO2吸附量范围分别为3.42-4.26mmol/g和5.24-6.70mmol/g。其中在碱炭比为1:1,活化温度为650℃条件下制得的样品GN-650-1在25℃和1 bar下具有最高的CO2吸附量,这归因于样品超微孔孔隙结构和表面含氮基团的协同作用。该系列吸附剂还具有良好的CO2/N2选择性、循环使用性和高稳定性,快速的吸附动力学及优异的动态二氧化碳吸附能力等优点。由于葡萄糖是一种低成本的制炭原料,基于葡萄糖的氮掺杂多孔炭具有潜在的捕集CO2的应用前景。3、以生物质-葡萄糖为前驱体,经过水热炭化,尿素改性和不同条件下的K2CO3活化,得到一系列氮掺杂多孔炭吸附剂。吸附剂显示出较高的CO2吸附能力,在1 bar,25℃和0℃条件下,最高的吸附量分别为3.92 mmol/g和6.23 mmol/g。结合吸附剂的CO2测试结果及其表征分析结果,发现吸附剂的超微孔孔隙结构和氮掺杂量的协同作用决定了吸附剂的CO2吸附能力。除了高CO2吸附量,样品也具有快速的二氧化碳吸附动力学性能,良好的循环使用性,高的CO2/N2选择性以及优异的动态CO2吸附能力。