化学吸收法捕集CO₂是目前最为成熟且易于商业化的CO₂捕集技术,然而溶剂再生的高能耗成为阻碍其大规模推广应用的主要缺点。开发出低能耗的吸收体系成为了碳捕集领域近年来的研究热点。围绕这一目的,人们开发出了诸如新型非水吸收体系、相变体系等大量的具有优良特性的体系。此外,在催化剂辅助再生方面人们也探索出了大量成果。本论文对比了几种代表性催化剂（固体酸树脂、TiO₂和TiO（OH）₂）的催化性能,并进一步将TiO（OH）₂制备成磁性催化剂以加强其从溶液中的分离能力,对于新型吸收体系的工业化应用有着重要的指导意义。论文还对比研究了各种新型吸收剂的再生能耗并分析了其规律性。该研究对于碳捕集能耗的研究有重要的科学价值和实用意义。本论文对比考察了固体酸树脂、新型固体酸（TiO₂和TiO（OH）₂）的使用性能。在解吸装置中,通过考察CO₂解吸量、解吸速率及解吸温度等方面的性质,考察了它们的催化性能、循环使用性能以及对溶液的影响;通过液相沉淀法和溶剂热法两种方法制备了Fe₃O₄磁性纳米颗粒并进而制成磁性催化剂,通过X射线衍射、红外光谱、透射电子显微镜、磁性测量系统考察了磁性催化剂组成结构及其磁学性能;通过实际催化MEA/H₂O溶液解吸考察了其催化能力、循环能力及磁分离能力;在能耗评价装置中考察了5 M乙醇胺（MEA）水溶液、2.5 M赖氨酸钾（LysK）水溶液、5 M乙醇胺/乙二醇甲醚（EGME）、5 M 2-（甲基氨基）乙醇（MAE）/EGME、5 M MAE/二乙二醇二甲醚（DEGDME）、脯氨酸钾（ProK）/EGME/H₂O几种体系在各温度下的CO₂解吸量、耗电量等数据,探究了其解吸能耗的规律性;在解吸塔中考察了5 M MEA/H₂O和5 M MEA/EGME的CO₂解吸量、耗电量等数据,分析了再生操作对吸收体系的再生能耗的影响。对几种催化剂的考察结果表明,固体酸树脂、TiO₂和TiO（OH）₂对于5 M MEA/H₂O的解吸反应速率均有明显的促进作用,358 K下TiO（OH）₂对溶液解吸速率提升了113%。并且TiO（OH）₂可以一定程度上增加CO₂解吸量（约13%）,同时在适当的再生操作下也具有稳定的循环催化能力。但固体酸树脂会使溶液的浓度会产生明显的下降,不利于溶液的循环使用。而TiO（OH）₂对溶液浓度的影响不大。同时TiO（OH）₂对5 M MEA/EGME溶液的解吸也具有明显的催化作用,显示出较为广泛的适用性。实验采用液相沉淀法和溶剂热法制得了Fe₃O₄,并在此基础上进一步利用钛酸异丙酯水解制得磁性催化剂。通过一系列表征手段得知,溶剂热法制得的磁性催化剂为均匀的Fe₃O₄@SiO₂@TiO（OH）₂三层球形核壳结构,颗粒直径约为500 nm。同时该磁性催化剂具有较高的饱和磁化强度和良好的超顺磁性,是一种易于磁分离的、性能优良的催化剂,其对5 M MEA/H₂O的解吸反应具有明显的催化作用。8 wt%的磁性催化剂可以提升10%的CO₂解吸量,在358 K下可以提高100%的解吸速率。实验选取了氨基酸盐水溶液2.5 M LysK/H₂O、非水吸收体系5 M MEA/EGME、5 M MAE/EGME、液-液相变体系5 M MAE/DEGDME及液-固相变体系3 M ProK/EGME/H₂O作为考察对象在间歇再生条件下的再生能耗进行了比较和分析。各新型吸收剂在373 K下的考察结果表明,新型非水体系及相变体系较MEA/H₂O体系再生能耗均降低了50%左右,均相非水体系循环容量与MEA/H₂O体系相当,其他体系循环容量较MEA/H₂O体系降低了50%以上。对于非水体系,解吸温度降低和升高均对再生能耗影响不大,但是会对循环容量产生较大的影响。每个吸收剂都存在其较为适合的解吸温度。本实验装置中溶液的升温显热和汽化潜热在能耗中占比较高。解吸塔中,溶液的物理性质（比热容、粘度等）对溶液的再生能耗和装置的操作参数范围有明显的影响。在本实验解吸塔装置中,MEA/EGME体系的再生能耗相对MEA/H₂O体系降低了25%。综上所述,TiO（OH）₂对于吸收剂的再生有明显的促进作用且循环使用效果良好。以此为基础制备的具有超顺磁性的磁性催化剂在保持其TiO（OH）₂的优良特性的同时还具备了便于分离的特性。对各新型吸收剂能耗的分析显示,非水溶剂由于其高沸点、低比热、低蒸发焓的特性可以明显降低再生能耗,非水及相变体系的再生能耗均较传统吸收剂MEA/H₂O大幅降低。