气候变化是一个需要立即采取行动来减轻其影响的全球性挑战。应对气候变化的一种方法是碳（二氧化碳）的捕获和储存[1]。碳捕获和储存技术旨在捕获并储存来自工业过程和发电的二氧化碳，从而减少温室气体排放[2]。多种材料可用于二氧化碳捕获，包括金属有机框架（MOFs）[3]、沸石[4]、共价有机框架（COFs）[5,6]、多孔聚合物[7, [8], [9]]以及多孔碳[10, [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]]。用于二氧化碳捕获的材料需要满足高选择性、高容量、稳定性、快速动力学、低成本和低环境影响等标准。这些标准确保材料能够有效地从烟气中捕获二氧化碳。多孔碳材料由于其高比表面积、可调的孔结构、化学稳定性和相对较低的成本而成为二氧化碳捕获领域的有希望的吸附剂[22,23]。特别是微孔碳被认为具有高效的二氧化碳吸附性能，因为狭窄的孔道可以通过限制效应增强吸附效果。此外，表面官能团，尤其是含氧基团，可以改善二氧化碳分子与碳表面的相互作用。近年来，由于可持续性、丰富性和环保性，各种生物质来源的多孔碳被开发用于二氧化碳捕获[24, [25], [26]]。活化方法，尤其是使用KOH的化学活化，已被广泛用于调整孔结构和提高吸附性能。然而，在实现孔结构发展与结构稳定性之间的最佳平衡方面仍存在挑战，同时还需要进一步了解活化条件、孔特性与二氧化碳吸附行为之间的关系。
在各种生物质前体中，夏威夷坚果壳作为制备微孔碳的有希望的候选材料受到了关注。作为一种农业副产品，它被认为是易于获取且可持续的资源[27,28]。与许多其他生物质材料相比，夏威夷坚果壳通常具有较高的碳含量、较低的灰分比例和致密的木质纤维素结构，这些特性有利于在化学活化过程中形成微孔[29,30]。此外，其坚硬的壳结构能够更好地承受高温处理，有助于形成稳定的孔结构，并产生更高比例的窄孔（<1 nm），这对于常温和下的二氧化碳吸附至关重要。先前的研究已经探索了利用夏威夷坚果壳衍生碳的各种应用。例如，Lan等人[31]报道了通过蒸汽活化制备的多孔碳，显示出适合吸附的高比表面积和微孔性。Yu等人[32]开发了一种夏威夷坚果壳/氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料，用于从废水中去除铀，表现出优异的吸附性能。这些研究突显了夏威夷坚果壳作为功能性碳材料前体的潜力。然而，尽管有这些进展，关于夏威夷坚果壳衍生多孔碳在二氧化碳捕获应用中的研究仍然有限。特别是，系统性地研究活化条件、孔结构、表面化学性质与二氧化碳吸附性能之间的关系仍然缺乏。因此，本研究旨在通过提供关于使用夏威夷坚果壳衍生多孔碳进行二氧化碳捕获的全面研究来填补这一空白。
KOH活化是从生物质废弃物制备多孔碳最常用的方法之一[33, [34], [35]]。该过程通常涉及用KOH浸渍前体，然后进行高温处理，在此过程中KOH与碳基质反应，形成发达的多孔结构。所得材料通常具有较高的比表面积和丰富的微孔性，这些特性有利于二氧化碳的吸附[36,37]。
与其他化学活化剂（如ZnCl2和H3PO4）相比，KOH活化因其能够生成微孔结构和高比表面积而被广泛采用。此外，通过调节KOH浸渍比例和活化温度等参数，可以有效调控所得多孔碳的性质。这些特点使得KOH活化成为制备用于二氧化碳捕获的生物质衍生多孔碳的一种多功能且有效的方法。优化这些参数可以提升多孔碳的二氧化碳吸附能力和效率。因此，需要进一步的研究来探讨这些因素如何影响夏威夷坚果壳衍生多孔碳的性质及其二氧化碳捕获性能。本研究的第二个目的是更深入地理解上述因素对多孔碳形成及其二氧化碳捕获性能的影响。
本研究旨在从夏威夷坚果壳中制备多孔碳材料，并评估其在二氧化碳捕获应用中的潜力。多孔碳是通过炭化后进行KOH活化制备的，并系统地研究了活化参数对孔结构、表面化学性质和二氧化碳吸附性能的影响。
