《二氧化碳吸附材料制备及改性》对碳捕集技术中最有应用前景的CO2吸附技术进行了全面介绍。在介绍CO2排放控制现状、CO2捕集分离技术以及各种CO2吸附材料的基础上，重点介绍了杂原子掺杂多孔炭的构筑、四乙烯五胺改性介孔炭材料、生物质基炭材料的构筑与改性、聚乙烯亚胺改性碳纳米管、抗氧化剂改性固体胺吸附剂，最后分析了CO2捕集分离技术的发展与挑战以及CO2催化转化制备化学品的发展趋势。
本书可供化学化工、环境控制、碳储等领域从事CO2捕集的工程技术人员、研发人员和企业、政府等从事碳减排管理的工作人员以及高等院校相关专业的师生参考使用。

第1章绪论001
1.1二氧化碳排放现状001
1.2燃煤电厂CO2捕集技术003
1.2.1燃烧后捕集003
1.2.2燃烧前捕集004
1.2.3富氧燃烧捕集004
1.2.4化学链技术005
1.3燃烧后CO2分离方法006
1.3.1溶液吸收法007
1.3.2膜分离法008
1.3.3低温蒸馏法009
1.3.4固体吸附法009
1.4吸附剂分类及研究进展010
1.4.1金属氧化物010
1.4.2沸石分子筛011
1.4.3硅材料012
1.4.4金属有机骨架012
1.4.5炭材料014
1.4.6固体胺吸附剂的研究进展031
参考文献032

第2章杂原子掺杂多孔炭的构筑044
2.1氮掺杂煤基多孔炭的CO2吸附性能及吸附机理045
2.1.1氮掺杂煤基多孔炭的制备045
2.1.2微观孔结构及表面化学性质分析046
2.1.3CO2吸附性能评价054
2.1.4吸附动力学研究057
2.1.5CO2吸附机理060
2.2氮氧共掺杂煤基多孔炭的CO2吸附性能及吸附机理063
2.2.1氮氧共掺杂多孔炭的制备064
2.2.2微观孔结构及表面化学性质分析065
2.2.3CO2吸附性能评价073
2.2.4吸附等温线与热力学研究079
2.2.5氮氧共掺杂协同促进机理081
2.3小结083
参考文献084

第3章四乙烯五胺改性介孔炭材料087
3.1TEPA浸渍介孔炭在模拟烟气下的吸附性能087
3.1.1TEPA负载介孔炭的制备088
3.1.2吸附剂的孔结构参数及化学特性089
3.1.3干燥模拟烟气下的CO2吸附性能092
3.1.4含水模拟烟气下的CO2吸附性能094
3.1.5CO2吸附行为096
3.2TEPA浸渍多孔炭在含水模拟烟气下的CO2吸附稳定性强化103
3.2.1多孔炭表面复合氧化改性104
3.2.2TEPA浸渍复合氧化多孔炭的制备104
3.2.3孔结构、表面化学性质的演变104
3.2.4含水模拟烟气中的CO2吸附性能109
3.2.5吸附剂活性及失活特性分析113
3.3小结115
参考文献115

第4章生物质基炭材料的构筑与改性118
4.1核桃壳基炭材料的吸附性能118
4.1.1核桃壳基炭材料的制备119
4.1.2核桃壳基炭材料的表征120
4.1.3CO2吸附性能127
4.2TEPA浸渍生物质基炭材料131
4.2.1TEPA浸渍生物炭材料的制备131
4.2.2微观孔结构及化学性质表征分析133
4.2.3CO2吸附性能优化136
4.2.4吸附剂的失活机理分析138
4.3小结139
参考文献140

第5章聚乙烯亚胺改性碳纳米管142
5.1PEI浸渍CNT的CO2吸附性能142
5.1.1PEI浸渍CNT吸附剂的制备142
5.1.2吸附条件的优化143
5.1.3吸附剂的表征分析145
5.1.4不同模拟烟气下的CO2吸附性能147
5.2烟气混合气在吸附剂上的竞争吸附机理150
5.2.1吸附等温线150
5.2.2吸附能计算151
5.2.3扩散系数计算154
5.2.4固体胺吸附过程表面化学性质演变157
5.3小结159
参考文献160

第6章抗氧化剂改性固体胺吸附剂162
6.1TEPA及抗氧化剂改性分子筛的CO2吸附性能162
6.1.1改性分子筛的制备及表征162
6.1.2吸附温度的优化164
6.1.3抗氧化剂对吸附性能的影响164
6.1.4循环稳定性168
6.2抗氧化剂的作用机理169
6.2.1氨基氧化机理169
6.2.2抗氧化降解机理171
6.3小结172
参考文献172

第7章二氧化碳捕集及资源化利用研究展望173
7.1二氧化碳分离技术173
7.2二氧化碳转化技术176
7.3二氧化碳吸附与转化耦合技术177

大气中二氧化碳（CO2）浓度逐年升高，由此带来的温室效应、全球气候变暖、极端天气频发受到国际社会关注。2020年9月22日，习近平总书记代表中国政府对外宣布“CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。我国自2021年启动全国碳排放权交易市场，即将CO2排放权作为一种商品进行交易，买方通过支付一定金额从而获得温室气体减排额。这种机制旨在通过市场手段促进企业减排，降低社会整体的减排成本。CO2减排对于环境保护、缓解全球变暖具有重要意义。
CO2捕集、利用与封存（CCUS）技术是现阶段减少CO2排放的主要途径。不管是将CO2转化利用，还是封存，CO2捕集是前提。在各种CO2捕集技术中，固体吸附材料因其高效、低能耗和可再生性备受关注。本书系统综述了CO2吸附材料制备及其改性策略方面的进展。本书共7章，第1章介绍了CO2排放情况、CO2捕集技术、分离方法及各类吸附材料的研究进展；第2章为杂原子掺杂多孔炭的构筑，阐述其微观孔结构、表面化学性质与CO2吸附的相关性，揭示CO2在杂原子掺杂多孔炭表面的吸附机理及吸附动力学；第3章以四乙烯五胺改性介孔炭材料为吸附剂，探讨其分别在干燥模拟烟气、含水模拟烟气下的动态吸附性能，分析吸附行为；第4章介绍了生物质基炭材料的构筑与改性，探究水蒸气对其吸附的影响，分析吸附剂失活机理；第5章以聚乙烯亚胺改性碳纳米管为吸附剂，探讨杂质气体对CO2吸附的影响，揭示烟气混合气竞争吸附机理；第6章对固体胺吸附剂进行抗氧化改性，分析氨基氧化机理及抗氧化剂抗氧化机理；第7章对碳捕集及资源化利用的发展进行了展望。
本书由北方民族大学王燕霞负责撰写。田文刚和王若彤参与了部分资料的收集及数据整理工作；付娜、文芯贝、于庆洋参加了本书的校对工作。同时感谢青岛科技大学郭庆杰老师对本书给予的指导。
本书得到了国家自然科学基金地区项目“基于烟气CO2吸附加氢活化耦合的Fe/PC/MS双功能颗粒构筑及构效关系”（项目编号22268002）及北方民族大学中央高校基本科研业务费专项资金（项目编号2024QNPY05）的资助。
由于著者知识水平和能力有限，书中难免有遗漏、偏颇乃至不妥之处，恳请广大读者批评指正并多提宝贵意见，以便再版时加以改正和完善。

王燕霞
2025年6月