使用固体吸附剂从烟气中捕获燃烧后二氧化碳已显示出许多潜在的优势。杂原子掺杂技术可以显着增强生物炭的CO2吸附性能。然而，杂原子掺杂的多种形式使得开发过程复杂且昂贵。针对这一问题，本工作首先利用密度泛函理论（DFT）计算筛选出了生物炭上的三种掺杂形式（BCO2、PC和CSC），可以提高CO2吸附能和理论选择性。随后，大正则蒙特卡罗（GCMC）模拟的吸附等温线表明，杂原子掺杂生物炭在低压（≤1 bar）下的CO2吸附能力高于原始生物炭，在烟气CO2中表现出优异的性能诱捕。然后，根据理论计算合成了三种类型的杂原子掺杂生物炭。其中，掺磷生物炭在72℃和1bar下表现出优异的CO2吸附能力（1.34mmol/g），比原始生物炭高10.7%。通过吸附等温线实验发现，低压下材料的性能以杂原子掺杂为主，而高压下则以孔结构为主，这与GCMC模拟得到的结论一致。吸附动力学实验表明，随着温度的升高，杂原子掺杂的影响变得更加明显，杂原子掺杂可以优化CO2吸附动力学。此外，杂原子掺杂的生物炭表现出优异的热稳定性、化学稳定性和循环稳定性。



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