温室气体效应对环境的不利影响已经引起广泛关注。CO2是最主要的温室气体，全世界每年有数以百亿吨计的CO2被排放到大气中，其来源主要是化石燃料的燃烧。CO2的捕集和封存(CCS)是解决气候变化的有效途径之一。CCS技术首先需要能够高效、低能耗、低成本地从排放源捕集分离CO2，其中多孔材料吸附分离是重要而有潜力的备用技术之一。本文主要针对共价有机框架和介孔分子筛等多孔材料对CO2的吸附分离进行分子模拟，以了解它们对CO2的吸附机理，为开发新型高效吸附材料提供指导。　　 共价有机框架(COF)是一种大比表面、低密度的多孔材料，被国内外学者普遍认为在捕集CO2上有非常大的应用前景。首先对分子模拟中使用比较多的几种力场和CO2的电荷模型的适用性进行了比较。选择了四种电荷模型：(1)C(0.70e)、O(-0.35e)、C=O键键长0.116nm；(2)C(0.576e)、O(-0.288e)、C=O键键长0.118nm；(3)C(0.544e)、O(-0.272e)、C=O键键长0.118nm；(4)C(0.6645e)、O(-0.33225e)、C=O键键长0.116nm。框架材料则选择了UFF(Urniversal force field)和Dreiding这两种常见的力场模型。根据不同力场和CO2电荷模型组合模拟所得到的吸附等温线和选择性，发现UFF和第(2)种电荷模型的组合与实验结果最吻合。在此基础上，进一步对骨架修饰后的COF材料的吸附分离性能进行了系统模拟研究，包括金属修饰、配体置换和C60负载。金属Li通过电荷交换、O-Li+偶极作用和O-Li+化学作用三种方式掺杂进入COF-102的骨架中，详细考察了金属修饰后的COF对于CO2的吸附性能。结果显示，偶极作用掺杂是提高CO2吸附性能的最佳途径。用联苯和芘两个更大的芳香环置换COF-102骨架中的配体，研究了配体置换后的COF对CO2、CH4以及CO2/CH4混合物的吸附和分离性能。模拟发现修改配体后的COF-102对于CO2和CH4的吸附性能有了明显的改善，但是对CO2/CH4的选择性提高不大，反而还有所下降。C60可以被吸附负载于COF-108的大孔道中，模拟研究了负载了C60的COF-108对于CO2/CH4、CO2/N2和N2/O2的吸附分离性能，获得了吸附等温线、吸附选择性、吸附密度图、等焓吸附热、能量分布曲线等性质，结果显示负载C60能够提高CO2、N2和O2的吸附量以及CO2/CH4、CO2/N2和N2/O2的吸附选择性。C60的引入增加了比表面，但减小了自由体积和孔径。低压下，单层吸附占据主导位置；随着压力的升高，多层吸附开始占据主导地位，自由体积成为主要的控制因素。C60的引入在不同压力下扮演着不同的角色。　　 介孔氧化硅分子筛因其大的比表面积和可调控的孔径而被认为是另一种很有前途的CO2捕集分离材料，其中MCM-41是被研究得最多的硅基介孔材料之一。未进行过表面改性的硅基介孔材料主要是由于表面羟基等部位的物理吸附作用，对CO2的吸附量和选择性均不高。进行表面氨基修饰，利用氨基与CO2的弱化学作用，是提高吸附量和吸附选择性的重要手段之一。对氨基修饰的MCM-41捕集分离CO2进行了模拟研究。氨基基团和CO2之间有着强烈的相互作用，随着氨基铆接数量的增加，CO2的吸附量升高，但孔体积有所下降，导致N2的吸附量有所下降。因此，从烟道气中分离CO2的CO2/N2选择性就会随着氨基铆接数目的增加而增大，但是却随着压力的增加而下降。密度分布图和能量分布曲线揭示了CO2和N2的吸附机理，使得可以理解氨基铆接的MCM-41对于CO2/N2的高选择性。　　 理想吸附溶液理论(IAST)是一种可以通过单组分吸附量的实验或模拟结果预测计算混合气体吸附量的有效模型。模拟发现，MOF、COF和沸石等很多多孔材料对混合气体的吸附均符合IAST。RHO、MOR和MER沸石是三种含有硅原子的沸石骨架，在捕集分离CO2方面也有比较大的应用前景。模拟结果显示，用IAST预测的三种沸石对CO2/N2的吸附分离性能与GCMC模拟结果很吻合。两种方法的联合使用，可以获得对多孔材料中小分子气体的吸附过程更深入的理解。IAST理论并不能很好地预测微孔介孔材料RHO/MCM-41、MOR/MCM-41和MER/MCM-41中混合气体的吸附行为，可能的原因是微孔介孔材料中吸附量较大，气体的理想混合假设已经不再适用。