二氧化碳(C02)既是一种温室气体,又是重要的一碳化工原料,其富集分离受到广泛重视。吸附法具有能耗低、循环能力强等优点,是一种有效的低浓度CO：分离技术。吸附分离过程的关键之一在于高效吸附材料的设计与制备。当前吸附材料在吸附量、选择性、循环稳定性、吸附动力学等方面都有待提高,研究者对材料结构与吸附性能之间的内在关联规律的认识也亟待深入。结合多孔炭的孔隙发达、稳定性好等特点及整体式材料的低压降、易操作的优点,本论文以吸附材料的结构设计为导向,通过溶液化学法制备了一系列新型多级孔整体式炭质CO2吸附材料,并研究了其结构特点与CO2吸附分离性能之间的关系。具体包括如下几个方面：(1)针对传统多孔炭对CO2吸附能力弱、选择性差等问题,设计制备了大孔-微孔型含氮整体式炭。该方法选择酚醛胺聚合体系,以碱性氨基酸为氮源,经反应共聚快速(≤5min)制备了新型聚苯并嗯嗪类整体式聚合物,经控制炭化得到大孔-微孔型含氮整体式炭,并系统研究了其CO2的吸附行为。结果表明,常温常压下CO2吸附量高达3.13mmol g-1,吸附剂再生容易,循环稳定性好。该制备策略基于溶液化学方法,所得样品纯度高,引入的含氮官能团分子水平分散于体相及孔道表面,显著提高了吸附剂对C02的吸附能力及选择性。(2)为了提高分子在孔道内的扩散传输,在上述工作基础上,在大孔与微孔之间引入介孔通道,设计制备了大孔-介孔-微孔串联型整体式炭。该方法以酚醛作为炭源,嵌段共聚物F127为介孔模板,碱性氨基酸为含氮聚合单体及介观结构促进剂。由于氨基酸分子的参与,聚合反应快速(在90℃条件下,共聚体系可在15min内固化),得到均匀完整的整体式聚合物。经空气中干燥及氮气下高温炭化,得到大孔-六方相介孔-微孔串联型多级孔整体式炭。材料的比表面积及大孔孔容分别为600m2g-1‘及3.52cm3g-,经过水活化,比表面积增大至2422m2g-1,介观结构保持完好。(3)针对实际应用中CO2气源流速大、冲击力强、含水汽等特点,从分子设计出发,通过氢键引导酚醛胺预聚产物(苯并嗯嗪及酚醛预聚物)与胶束模板的组装过程,制备了高强度多级孔整体式炭。所得样品具有贯通的大孔及立方相规则介孔。机械强度测试表明样品轴向抗压强度达15.6MPa,是文献报道的类似材料的80倍。静态及动态CO2吸附测试表明,样品吸附量大,选择性好。在104KPa,0℃下,平衡吸附量范围在3.3-4.9mmol g-1；25℃(?)寸,吸附量范围在2.6-3.3mmol g-1。25℃时,气源为14(v/v)%C02/N2混合气时,样品动态穿透吸附量为2.7-4.1wt%,C02/N2分离系数范围在13-28。此外,25℃下氩气吹扫即可实现再生。(4)立足于上述酚醛胺聚合体系,为了提高扩散传质速率与微孔利用率,采取缩短材料结构单元尺度的策略,设计制备了微孔片层结构构筑而成的多级孔整体式炭。该方法借助氧化石墨烯的纳米二维平面结构特点及表面电荷性质,促进酚醛胺在氧化石墨烯两侧的原位缩聚反应,得到片层结构单元构筑而成的整体式聚合物；经控制炭化,得到一系列结构可控的微孔片层炭宏观组装体。由于单层石墨烯的结构导向作用,样品具有如下结构特点：片层结构单元的包覆厚度可精确调控(5-140nm)；孔体积(0.3-1.0cm3g-1)及比表面积(300-1500m2g-1)可调变；单层石墨烯的强度增强作用保证了材料优异的机械强度(抗压强度达28.9MPa)。该体系样品表现出优异的CO2吸附性能及快速的吸附动力学。样品在110KPa,0℃下,吸附量范围为2.8-4.3mmol g-1,25℃下,吸附量范围为2.1-3.0mmolg-1。CO2吸附速率测试显示吸附可在10秒内达到平衡。低CO2浓度混合湿气(CO2/H2O/N2,4/3/93%)的动态分离测试表明,该体系材料可实现CO2的完全分离,表明其在潜艇等封闭空间内低浓度CO2分离净化方面具有应用前景。