随着城市化和工业化的快速发展,大气中二氧化碳（CO2）含量日益增加,造成诸如全球变暖、气候变化等严重全球性环境问题,而全球气候变暖则会引发冰川融化、海平面上升、海洋酸化、洪水、荒漠化等诸多问题。其中,人类活动排放的温室气体如CO2贡献了 75%的温室效应。碳捕集与封存（CCS）技术指的是通过各种吸附剂从点源捕获CO2,然后将其释放到大气中,已成为世界范围内广受欢迎且具前景的CO2控制手段。然而,从点源捕获和分离CO2的现有几种CCS技术具有一定的局限性,鉴于此,多孔吸附剂因其出色的物理和化学性能被公认为最合适的二氧化碳吸附剂,但这些吸附剂的吸附能力、稳定性和循环利用性能均较低。生物炭基吸附剂因其高可用性、高疏水性和低成本亦受到人们的关注,但是其存在结构性能较弱以及气体污染物吸附能力有限。因此,基于对生物炭基吸附剂进行改性并制备出具有高吸附性和高选择性的吸附剂的设想,启发我们通过各种工程方法来改善生物炭基吸附剂的物理化学性质。本研究主要基于不同化学处理方法对壳聚糖基生物炭进行碳化、活化和改性,结合SEM、XRD、Raman光谱、元素分析仪、FT-IR、XPS、TGA、BET和VSM等多种表征技术手段,以及改性生物炭基吸附剂的CO2吸附性能研究,主要得出以下结论:1.通过将壳聚糖与尿素、KOH同时进行炭化和活化,合成具有高超微孔结构的掺氮碳质吸附剂,分析温度（600～900℃）对氮功能和多孔结构发展的影响。结果表明,700℃制备的改性生物炭基吸附剂CO2吸附量显著,0℃时达到最高CO2吸附量（5.92 mmol g-1）,然而,25℃时下降为4.45 mmol g-1。N的协同效应、高比表面积（1404 m2 g-1）和多孔结构（0.68 cm3g-1）等因素增强了吸附剂的吸附性能,主要归因于吸附剂的非均质性、含氮官能团（吡咯氮）以及大量的微孔的存在使吸附剂与吸附质之间产生强烈的相互作用,从而产生高的CO2吸附性能。2.通过800℃下高温热解法合成磁性可分离改性壳聚糖吸附剂,增强了氯化铁（FeCl3）、氧化镁（MgO）纳米颗粒和三聚氰胺的CO2高吸附性能。表征结果表明,纳米氧化镁和三聚氰胺在吸附剂表面的结合增强了吸附剂孔隙上的碱性基位。其中,FeCl3的使用起到了双重作用,即产生磁性和作为活化剂增强吸附剂的多孔结构。合成的吸附剂在0℃和25℃时的CO2的吸附量分别为3.52 mmol g-1和2.7 mmol g-1。本研究表明,改性吸附剂在不同的温度下均具有良好的吸附性能,并易于被外加磁场分离再生。此外,吸附等温线结果表明吸附方式主要通过物理吸附过程进行的,归因于CO2分子的电四极性与微孔的相互作用较大,。3.以壳聚糖、MgO、尿素和环保型碱性活化剂碳酸钾（K2CO3）为原料,通过一步炭化法制备改性碳质吸附剂,可提高吸附剂的稳定性和CO2捕集能力。在0℃和25℃时,B-A-N-MgO-0.5对CO2的最大吸附量分别为2.62 mmol g-1和1.98 mmol g-1。该吸附剂对CO2具有良好的吸附性能,这主要是由于其理化性质的改善如具有较高的比表面积和微孔体积。此外,MgO纳米颗粒、N官能团和含氧官能团也为CO2分子提供了结合位点,有助于CO2的吸附。