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一个多世纪以来,化石燃料的燃烧使大气中CO2浓度增加,导致了温室效应和全球气候变化,进而对农业生产带来了不利影响。因此,CO2的捕获与利用被广泛关注。CO2既是温室气体也是光合作用的原料,向温室大棚适当补充CO2可显著提高农作物的产量和质量,在欧美发达国家已经得到了广泛应用。温室施CO2肥的众多方法中,只有纯CO2施肥法能实现对温室大棚CO2浓度的有效控制,符合现代设施农业的需求,但CO2捕获成本高,不符合我国基本国情。本课题组提出直接捕获空气中的CO2用于温室大棚作物种植。从空气中直接捕获CO2,不受地点的限制,获得了免费的碳源,还避免了工业CO2源中的污染物对农作物和吸附剂的不利影响（SOx、NOx、汞等）。对于CO2的捕获附过程,吸附剂的性能和吸附-脱附过程的优化是最为关键的,这直接决定了过程的经济性。吸附剂的开发与筛选主要是通过降低脱附温度来达到节能的目标,使得固态胺吸附剂比其它吸附剂更有优势。鉴于空气中的CO2浓度极低,需要大量的空气循环通过吸附剂床层,在保证空气与吸附材料的充分接触的前提下降低床层阻力是首要问题。拟开发新型的整体式蜂窝载体以降低吸附床层的压降,需将吸附剂粉体的制备与成型和吸附床层的设计与优化结合起来,为此本研究主要内容和结论如下:（1）对于固态胺吸附剂而言,其CO2吸附量除了与有机胺本身的化学吸附能力有关,也与载体的孔道结构有关。选择聚乙烯亚胺（PEI）为吸附剂,通过浸渍法将PEI负载到多孔硅胶载体制备固态胺吸附剂。系统研究吸附流量、温度、湿度及PEI负载量等条件对多孔硅胶吸附剂吸附性能的影响。吸附剂的CO2吸附量随PEI负载量的升高而增大,但当PEI的负载量>40%,CO2吸附量会降低。在298K下,进气流量为100ml/min时,PEI最佳负载量为40%,吸附剂CO2吸附量最大,为1.68mmol/g。此外,由于颗粒吸附剂的床层阻力大,CO2吸附量随进气流量的升高而降低。这与气体在吸附床层的停留时间有关,停留时间越长,CO2与吸附剂反应越充分。吸附剂的CO2吸附量还会随吸附温度及湿度的升高而增大。温度升高导致PEI的流动性增强,吸附剂的活性位点暴露在CO2中,胺基的利用率提高。水的存在改变了CO2捕集过程的反应机理,原本干燥条件下,1mol二氧化碳可与2mol的胺基反应生成氨基甲酸酯,而在有水的条件下,1mol二氧化碳与1mol的胺基反应生成碳酸盐和碳酸氢盐。因此,水的存在提高了胺基的CO2捕集能力。在298K下,吸附剂能保持初始的CO2吸附能力,衰减相对较弱,吸附量的波动较小,吸附剂较为稳定且再生能力强。此外,除多孔硅胶外还合成了多种多孔材料,如介孔材料（MCM-48、SBA-15、埃洛石）和微孔材料（DDR）,在其上负载PEI,制成固态胺吸附剂。在298K下,进气流量为100ml/min时,发现这几种多孔材料吸附剂的CO2吸附量具有多孔硅胶吸附剂>介孔材料吸附剂>微孔材料吸附剂的趋势。多孔硅胶为载体负载PEI,制成的固态胺吸附剂,具有良好的CO2捕集能力,在多种固态胺吸附剂中脱颖而出。（2）以不锈钢丝网为支撑骨架,通过浸渍法将陶瓷纤维棉与硅胶粉体负载到其表面制得蜂窝载体,开发新型结构化低阻吸附床层以降低床层阻力。蜂窝载体具有机械强度高、床层阻力小、气固接触面积大等特点,并且加入硅胶粉体可丰富蜂窝载体的孔道结构。通过浸渍法将PEI负载到蜂窝载体上,制备蜂窝状吸附剂。在298K下,进气流量为600ml/min时,CO2吸附量为0.40mmol/g。与粉体吸附剂相比,其CO2吸附量仅为多孔硅胶吸附剂的40%。但蜂窝载体吸附剂的床层利用程度高,经计算粉体吸附剂的床层饱和度为0.500,蜂窝状吸附剂的床层饱和度为0.625。其次,蜂窝载体制备简单、成本低,取代了价格高昂的陶瓷纤维纸的使用,具有一定的商业价值。（3）在传统合成DDR分子筛配方的基础上进行改进,以无机碱为矿化剂,取消氟化物和乙二胺等有毒试剂的使用,绿色合成DDR分子筛。发现对合成母液中金属离子种类、碱度、模板剂浓度以及合成温度、时间等参数的控制调节,可制备菱形、双棱锥、六棱柱和球形等形貌结构的DDR分子筛。实验通过微波加热法合成DDR分子筛,不仅缩短了合成时间,还可以得到高结晶度、高收率的微米级DDR晶体。此外,合成过程避免有毒试剂乙二胺和氟化物的使用,这符合绿色化学的要求。无机碱作为矿化剂可降低合成成本。