CO₂作为主要的温室气体,其过量的排放引起的全球变暖现象威胁着人类社会的发展,引起了世界各国的广泛关注。为实现CO₂的减排,CO₂的捕集与储存利用技术正快速发展。本论文重点考察了多壳层惰性组分掺杂碳酸钙空心微球的形貌结构及其CO₂吸附性能。以蔗糖水热法制备的胶体碳球作为牺牲模板,制备得到了镁掺杂的多壳层碳酸钙空心微球吸附剂,实现了钙镁比例、空心微球直径、空心微球壳层数目的可控调变。结果表明,三壳层空心微球结构可以促进CO₂的扩散并有效分散在吸脱附过程中由体积变化引起的机械应力。壳层数目的增加有利于提高吸附剂的吸附量,空心微球尺寸的减小有利于提高吸附剂的吸附稳定性和反应速率。具有抗烧结性能的惰性组分镁的掺杂,使空心微球从不稳定的笼状结构逐渐变为稳定的壳状结构,同时CaO晶粒减小,使吸附剂暴露出更多的活性位点,有利于CO₂高效吸附。镁掺杂的三壳层碳酸钙空心微球具有快速的CO₂吸附速率和良好的抗烧结能力,显著的提高了吸附剂的CO₂吸附量和稳定性。吸附剂TSH-C16M1-600显示出优异的高温CO₂吸附性能,50个循环后CO₂吸附量为0.51 g-CO₂/g-ads。制备了不同钙铝比铝掺杂的双壳层碳酸钙空心微球,并考察了不同钙盐前驱体对吸附剂形貌及CO₂吸附性能的影响。结果表明,以无机酸盐硝酸钙为前驱体制备得到的空心微球晶粒较大,形成单层纳米晶粒交联笼状壳层,机械稳定性较差,导致吸附稳定性差。以有机酸盐乙酸钙为前驱体时,不仅存在盐离子吸附进入碳球,同时乙酸盐不断水解到碳球表面,提高了碳球中离子浓度,使得碳酸钙空心微球壳层变厚。另一方面阴离子半径较大提高了Al³⁺的分散性,减小了CaCO₃晶粒尺寸,使得焙烧后制备得到的空心微球为由较小的纳米颗粒堆叠形成的致密的稳定壳状结构。该吸附剂在温和条件下60个循环后吸附量可保持0.40g-CO₂/g-ads,苛刻条件下30个循环后可保持0.43 g-CO₂/g-ads,具有良好的稳定性。