由全球变暖引起的气候变化一直备受关注,二氧化碳是导致气候变化的主要因素,排放量依然在逐年增加,如果不加以控制将严重影响生态环境和人类的生产生活。在目前已知的CO₂分离、捕获方法中,固体材料吸附法被认为是最有前途的方法之一,该方法的关键是具有优异吸附性能的吸附剂。在众多固体吸附剂中,氮掺杂多孔炭被视为最有应用前景的吸附剂之一。以往大量的研究采用KOH活化的方法获得孔隙高度发达的多孔炭吸附剂,但KOH具有高腐蚀性,限制了其进一步的应用。针对这个问题,本文采用氨基钠为活化剂,在相对低温条件下制备氮掺杂多孔炭CO₂吸附剂。氨基钠具有强的亲核性和碱性,可以在较低温度（400-500℃）下有效的活化碳前驱体,氨基钠还具有相对较弱的腐蚀性,对设备损害较小等优点,更重要的是氨基钠不仅可以作为活化剂,同时也可以作为氮化剂,使造孔掺氮同时实现。本文使用氨基钠为活化剂,分别以荷梗、菱壳、石油焦为碳前驱体合成获得氮掺杂多孔炭吸附剂,对所得吸附剂进行了详细的表征,并对其CO₂吸附性能进行详细分析,根据获得的实验结果探究其CO₂吸附机理。具体研究结论如下:1.以生物质荷梗为碳前驱体,采用炭化-氨基钠活化的方法合成吸附剂。实验中,通过改变碱炭比（1:1,2:1,3:1）和活化温度（400℃,450℃,500℃）获得一系列具有不同孔隙结构和表面化学性质的碳质吸附剂。通过氮气吸脱附实验、SEM,TEM,XRD、元素分析和XPS等测试手段对吸附剂进行详细的表征。在1bar,25℃和0℃条件下,测试该系列样品的CO₂吸附能力,其吸附容量分别为3.12～3.88 mmol/g和3.96～5.62 mmol/g。其中在碱炭比为1,活化温度为500℃时获得的样品（LSC-500-1）具有该系列样品中最大的CO₂吸附量。研究表明,样品的超微孔体积、氮含量、超微孔的孔径分布共同决定了该材料的CO₂吸附能力。除了优异的CO₂吸附能力外,该系列样品还具有快速的吸附动力学,稳定的循环使用性,高的CO₂/N₂选择性,适中的等量吸附热和优良的CO₂动态捕获能力等优点。优异的CO₂吸附性能、价格低廉的原料及简单的合成过程使得该系列氮掺杂多孔碳吸附剂在捕集分离CO₂方面具有一定的应用前景。2.为了进一步提高吸附剂的CO₂吸附能力,在这一部分研究中,采用质地更坚硬的菱壳为碳前驱体,在与上述研究相同的实验条件下制备了菱壳基系列氮掺杂多孔炭样品。该系列样品在1bar、25℃和0℃条件下,最大CO₂吸附量分别为4.50mmol/g和6.04mmol/g。据我们所知,这是目前采用非KOH活化获得的具有的最高CO₂吸附能力之一的碳质吸附剂。通过对样品多种表征测试及CO₂吸附能力数据的详尽分析,可知样品的超微孔孔容、孔径分布和氮含量的协同作用决定了其CO₂吸附能力。吸附量的进一步提升使该系列氮掺杂碳质材料在分离捕集CO₂方面的应用前景大大增加。3.以上研究表明氨基钠作为活化剂具有其明显的优势,但上述两个体系的氮掺杂多孔炭都是通过两步法制得。为了进一步简化制备过程,在这部分研究中,采用石油焦为炭前驱体,氨基钠为氮化剂和活化剂,通过一步法制备氮掺杂多孔炭。该系列氮掺杂多孔炭在1bar,25℃和0℃条件下,最高的CO₂吸附能力分别为3.84 mmol/g和5.93 mmol/g。该部分研究真正实现了氮掺杂多孔炭的一步制备,大大简化了实验流程,节约制备成本。除了具有较高的CO₂吸附能力,该系列样品还具有易再生、循环稳定性高,吸附动力学快、CO₂/N₂选择性高,动态CO₂捕获能力较强等优点。简单的制备方法,价格低廉且可大量获得的碳前体使得该石油焦基氮掺杂多孔炭具有更为广阔的应用前景。