化石燃料的过度消耗造成大气中CO2浓度持续上升,从而导致了全球变暖和各种极端天气的频繁发生,因此迫切需要研究新型CO2捕获技术来缓解CO2的排放。固体材料吸附法是一种能耗低、效率高的CO2捕集技术,其中固体吸附剂在该技术中起关键作用。碳质多孔材料由于具有低成本、易再生、良好的化学与热稳定性等优点引起了广泛的研究兴趣。以废弃的生物质材料作为前驱体,制备得到高效CO2多孔炭吸附剂,可以大大节约吸附剂制备成本,使其应用成为可能。随着对碳质多孔材料的进一步深入研究,发现将氮原子掺杂进碳骨架中形成结构氮或在炭材料表面形成碱性基团均可以增强吸附剂对CO2的吸附能力。基于以上背景,本文选取了生物质荷的三个不同组成部分作为碳质前驱体,采用两种不同的合成策略来制备氮掺杂多孔炭材料。对所制备的生物质基氮掺杂炭材料进行了详细的表征分析,以及CO2吸附性能的研究。具体研究结论如下:1、以废弃生物质荷叶为原料,三聚氰胺为氮源,KOH为活化剂,通过炭化-氮化-活化三步法来制备高效氮掺杂多孔碳质CO2吸附剂。采用氮气吸脱附、元素分析、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线粉末衍射（XRD）等技术手段来表征所制备的多孔炭材料,并测试其CO2吸附性能。结果表明,所制备的氮掺杂吸附剂具有发达的孔结构及较高的氮含量。该系列样品在25℃和0℃,1 bar的条件下,最高的CO2吸附能力分别为3.87和5.89 mmol/g。根据样品的表征结果,结合其CO2吸附能力,得出超微孔孔容与氮含量的共同作用决定了该系列吸附剂的吸附能力。此外,荷叶基吸附剂还具有优异的稳定性及可重复使用性、高CO2/N2选择性、适中的CO2吸附热、快速的CO2吸附动力学和高的动态CO2吸附性能。2、为了进一步提高生物质基多孔炭的CO2吸附性能,以莲房为碳前驱体,采用上述相同的策略合成系列莲房基氮掺杂多孔炭吸附剂。研究结果表明,最优样品在1 bar,25℃的条件下,CO2吸附容量为4.17 mmol/g,较荷叶基吸附剂更高。详细的表征结果显示,与荷叶基吸附剂相比,莲房基吸附剂具有更高的超微孔体积,而二者的氮含量相差无几。因此可以得出,由于原料的组成及结构的差异,导致氮化和活化后得到的吸附材料具有不同的孔结构特征及表面化学性质,进而导致其CO2吸附性能的差异。此外,该部分研究发现,莲房基吸附剂的孔径分布也是影响其CO2吸附性能的重要因素之一。除了较高的CO2吸附能力,莲房基吸附剂也具有较为优异的其他CO2吸附性能。3、在上述两项研究中,吸附剂的合成策略均为三步法,因此为了进一步简化实验流程和提高吸附剂性能,本部分研究以荷梗作为碳前驱体,同样以三聚氰胺为氮源,KOH为活化剂,但将碳化和氮化过程合并为一步完成,即首先热解荷梗与三聚氰胺的混合物,再通过KOH活化获得氮掺杂多孔炭吸附材料。与上述两个研究相比,节省了一个反应步骤,进而节约吸附剂制备时间及成本。CO2吸附性能结果表明,基于荷梗的氮掺杂多孔炭在25℃,1 bar条件下,CO2吸附容量为4.25 mmol/g,优于之前两个系列的样品。且实验结果也证实基于荷梗基氮掺杂多孔炭具有许多优异的CO2吸附性能,为潜在的CO2捕集材料。