当前，传统工业在社会经济中占据着重要的地位，这些工业包括油气开采和煤化工。众所周知，这些工业的产品已经与人类的生活息息相关，并使得人类社会飞速发展。但是，人类不得不面对这些工业运行后所引发的一系列社会问题，例如：不可再生能源的过渡消耗、工业废水的污染以及工业尾气的排放等。其中，工业尾气排放引发的全球性环境破坏已经严重威胁到人类的生存。SO2是一种腐蚀性较强的酸性有毒气体，它的排放会造成酸雨和雾霾等严重环境问题。与此同时，SO2也是一种重要的工业原料。因此，开发出高效、选择性捕集SO2的材料具有深远的社会意义。
　　多孔碳材料由于其具有高的比表面积、可调的孔道结构、优异的机械和化学稳定性以及突出的导热导电性被广泛应用于催化、能源、电池、吸附等领域。值得指出的是，多孔碳材料的来源丰富、成本低廉。此外，氮掺杂多孔碳材料因为表面丰富的路易斯碱性位点，被认为是一种高效的SO2吸附剂。然而，制备氮掺杂多孔碳存在两个主要的挑战：(1)由于制备多孔碳材料的温度较高，很难实现高的氮掺杂量；(2)很难控制氮掺杂多孔碳材料的孔径分布区间。
　　为了克服上述挑战，本文选用来源丰富且成本低廉的葡萄糖作为碳源，选用含氮丰富的尿素、三聚氰胺和g-C3N4作为氮源，通过无溶剂一步法成功构建了一系列氮掺杂多孔碳。具体工作如下：
　　首先，我们在第二章提出将尿素作为氮源。尿素是廉价的工业产品，含氮量丰富，而且它在热解过程中会生成大量的含氮气体，这些含氮气体既是良好的氮掺杂剂，又是高效的造孔剂。因此，第二章制备的多孔碳的氮含量高达11.5～17.4wt.％，而且它的孔径区间分布主要集中在0.6～0.9nm。此外，气体吸附实验表明，氮掺杂微孔碳捕集SO2具有高效、选择性性能以及优异的循环再生性能。
　　其次，我们在第三章提出将三聚氰胺作为氮源，一方面是因为三聚氰胺具有丰富的氮含量，另一方面则是因为三聚氰胺是尿素热解过程中的中间产物。三聚氰胺的热解过程中，在500～600℃会生成层状g-C3N4，层状g-C3N4进一步引导层状石墨烯的形成。当热解温度达到600～700℃时，大量层状g-C3N4挥发所产生的含氮气体作为氮掺杂剂的同时促使层状石墨烯卷曲并形成介孔骨架。值得指出的是，第三章制备的GMF-30在SO2摩尔分率为0.1时对SO2/CO2和SO2/N2混合气的IAST选择性高达23.4和724.5，量子计算结果进一步证实了氮掺杂介孔碳吸附SO2/CO2和SO2/N2混合气中的SO2具有超高的选择性。
　　最后，我们在第四章将g-C3N4作为氮掺杂剂和软模板剂，成功制备了拥有丰富介孔形貌的氮掺杂多孔碳。第四章的研究表明，随着氮源与碳源质量比的增加，有助于多孔碳材料片状形貌的生成。此外，第四章制备的氮掺杂介孔碳具有超高的孔容(2.18～2.83cm3?g-1)。而且，GC-4在273K和100kPa下对SO2的吸附容量高达18.7mmol?g-1。
　　总之，本文通过简单绿色的合成方法成功构建了一系列孔径区间分布窄的氮掺杂多孔碳，并证实了氮掺杂多孔碳具有高效、选择性捕集SO2的性能。