现状： 近年来，随着温室气体(如CO2)在大气中的浓度持续攀升，温室效应日益加剧，全球气候变化问题亟待解决。CO2捕集、利用与封存(CCUS)作为实现碳中和目标的关键技术之一，已成为全球应对气候变化的重要手段。然而，CCUS技术中捕集环节的成本占整个链条的70%左右，已成为限制其大规模推广和应用的主要瓶颈。因此，开发高效、低成本的CO2捕集材料和技术，是推动CCUS发展的关键所在。 尽管近年来多种先进吸附材料相继被开发，但由于碳基材料具有资源广泛、成本低廉、孔隙结构丰富以及化学与热稳定性优良等突出优势，仍然是CO2捕集领域的主流选择。然而，目前碳基吸附材料仍普遍面临吸附容量低和选择性不足等瓶颈，难以满足工业规模化应用的需求。 为有效解决这些问题，针对碳基材料的孔隙结构设计和表面化学改性成为提高其CO2吸附性能的主要途径。在孔隙结构方面，通过精细化调控活化工艺参数，可以有效构建超微孔结构，增加与CO2分子尺寸匹配的吸附位点，优化孔径分布，缩小无效孔隙比例，从而大幅提升材料的吸附容量。在表面化学改性方面，通过引入极性官能团（如胺基、羧基等），对材料表面进行化学极化调控，显著增强碳基材料与CO2分子的化学相互作用，进一步提高吸附选择性和吸附稳定性。 需解决问题： 目前的碳基材料的CO2吸附容量：180 mL g-1 (8 bar)；攻关后碳基材料的CO2吸附容量：240 mL g-1 (8 bar)。 技术攻关结束后完成开发一种新型CO2碳基吸附材料。通过优化活化条件，包括投料配方、活化温度、时间及活化设备结构设计，改善碳基吸附材料在活化过程中的超微孔成孔效果，抑制无效孔隙的产生，集中提升0.5-0.8 nm范围内超微孔的孔容。通过化学表面改性，引入杂原子对碳基吸附材料的表面进行改性，从而显著提高材料对CO2的吸附性能。常用的表面改性方法包括表面氧化改性、氮杂化改性、硫杂化改性和金属杂化改性等。 目前，碳基材料在CO2捕集领域展现出良好的应用潜力，但现有材料的吸附容量依然有限，约为180 mL g-1（8 bar），难以满足工业化应用需求。为突破这一瓶颈，通过技术攻关，旨在开发一种新型高效的CO2碳基吸附材料，将吸附容量提升至240 mL g-1（8 bar）。该材料的开发将通过优化活化工艺条件实现，包括精确调控投料配方、活化温度、时间及活化设备结构设计，从而改善碳基材料在活化过程中的超微孔形成效果，有效抑制无效孔隙的产生，集中增加0.5-0.8 nm范围内的超微孔孔容。这一孔径区间与CO2分子尺寸高度匹配，能够显著提升CO2分子的物理吸附能力。此外，通过化学表面改性，如引入杂原子（氧、氮、硫、金属等），进一步提升材料的表面极化能力和化学亲和性，从而显著增强其对CO2的选择性和吸附容量。常用改性方法包括表面氧化改性、氮杂化改性、硫杂化改性及金属杂化改性等，这些手段可有效实现表面官能团的精准引入，提升吸附性能。新型碳基吸附材料的成功开发将CO2捕集提供一条低成本、高效率的技术路径，可广泛应用于燃煤电厂、工业排放、化工生产等领域的CO2减排与回收利用。在碳中和背景下，该材料不仅有助于实现大规模CO2捕集，还可推动碳资源循环利用，如将捕集的CO2转化为高附加值的化学品、燃料等，形成绿色低碳产业链。该技术的产业化推广将带动相关领域的技术创新与产业升级，为实现碳达峰、碳中和目标提供坚实支撑，同时助力我国在全球碳捕集技术领域占据领先地位。 达成的指标： 1、经济效益: 项目量产后，形成年1000吨CO2吸附碳基材料，预计年可新增销售收入2000万元，新增利润400万元，具有良好的经济效益。 2、社会效益: 项目量产后，预计新增劳动岗位20个，年新增税收100万元，具有良好的社会效益； 3、生态效益: 项目量产后，每年可吸附470吨CO2，相当于约9.7万棵树木一年的碳吸收量。同时，这一减排量相当于约10,000个家庭的年均碳排放总量，具有良好的生态效益。