CO2等温室气体引起的温室效应及全球气候变化已经引起了国际社会的普遍关注。CO2捕集是目前最主要的CO2减排技术。考虑燃煤电厂的实际烟气条件,使用在中低温条件下具有高吸附量、高选择性、循环使用性能稳定的吸附剂可以大大降低CO2的分离成本和电厂运行成本。将含高密度氨基的有机胺引入到高比表面积、大孔容的多孔纳米管基材料中,制备得到优异的新型功能化复合吸附剂。胺改性纳米管基吸附剂可大大提高CO2的吸附容量,改善吸附特性,但同时存在胺有效利用率低、循环稳定性差等问题。本文系统地研究了几种具有优异吸附容量和热稳定性的新型吸附剂,在改善基底材料酸碱性能、提高胺负载复合材料吸附特性方面进行了一些探索。首先,本文采用湿式浸渍法制备了聚合有机胺负载改性的氢钛酸纳米管吸附剂,考察了不同负载量、不同吸附温度条件下的CO2吸附容量。研究结果表明：这类复合材料在75至100℃的温度范围内具有稳定的吸附容量,高达130mg/g;同时该复合材料具有优异的热稳定性和吸附/脱附循环性能。接着,本文探索了氢钛酸纳米管的表面化学特性对负载胺的CO2吸附性能的影响。氢钛酸纳米管表面上含有丰富的Bronsted酸性位,可以通过酸-碱作用将负载胺固定其上,从而提高了吸附剂的热稳定性。同时,酸-碱作用将使有机胺端位的NH2/NH基团质子化形成NH3+/NH2+基团。在这些基团上呈弱吸附态CO2比通过两性离子机制形成的氨基甲酸盐更容易分解脱附,有效提高了复合吸附剂的循环吸附/脱附性能。此外,胺改性钛管的胺有效利用率、CO2的扩散速率等特性均得以改善。其次,本文采用一步原位合成的方法在SBA-15的表面引入单层分散的长烷基链-(CH2)3-SO3H,将后续负载的PEI分散成小尺寸颗粒,从而暴露出了更多的吸附活性位,有效降低了CO2在其中的扩散阻力,也显著提高了CO2吸附容量。同时,改善SBA-15表面酸-碱特性可以防止负载胺在多次循环操作中的流失,提高了吸附/脱附循环稳定性。最后,鉴于基底材料表面酸性位对负载胺的分散和固定作用,本文采用原位异原子掺杂和后续硫酸化处理的方法对高比表面、大孔容的SBA-15进行改性。实验结果显示,在7vol%CO2/N2、75℃的条件下,CO2吸附容量可达50mg/g以上,相比未改性吸附剂提高了一倍之多。而且改性后的吸附/脱附循环稳定性能得到明显提升,30次循环吸附/脱附操作后,仍能保留92%的吸附容量(改性前仅为77%)。针对胺改性复合材料中负载胺易挥发流失等问题,本文从改善纳米管基底材料的表面酸碱性出发,开发出了几种具有高吸附容量和优异循环稳定性的新型吸附剂,并揭示了表面酸性位对负载胺吸附机制的影响,为设计和合成高效CO2吸附材料提供了新的思路,也为胺改性复合材料的实际应用奠定了理论基础。