本论文围绕炭气凝胶的孔结构、表面化学性质对吸附的作用展开，首先控制炭气凝胶的孔结构，选择三种不同尺寸大小的吸附质，研究炭气凝胶的孔径分布与吸附的关系，接着以CO2活化的方法对炭气凝胶进行结构改造，重点探讨微孔在吸附中所起的作用。其次，探讨炭气凝胶的表面化学基团对吸附的影响，最后对炭气凝胶进行表面氧化改性，进一步研究炭气凝胶表面化学性质与吸附的关系。主要内容和结论如下： 1.炭气凝胶的孔结构及其与吸附性能的关系通过控制反应物与催化剂的比例制备出四种炭气凝胶，N2吸附表征表明这四种炭气凝胶比表面积相似而孔径分布不同。以三种不同尺寸大小的有机物(苯酚、茶碱和牛血清白蛋白)为吸附质。探讨孔结构对不同尺寸大小的吸附质的吸附性能，包括吸附等温线和吸附动力学等。并与市售活性碳进行结构和吸附性能的对比。结果显示，苯酚吸附主要发生在微孔中，中孔和大孔的比例不会影响苯酚的吸附容量，但是处于炭气凝胶的炭颗粒内部的微孔的吸附利用率较低，会导致微孔吸附量下降。炭气凝胶比活性炭具有更高的微孔吸附量和吸附速率。炭气凝胶对茶碱的吸附除了微孔的作用外，中孔也起到吸附作用。随着中孔比表面积的增大，吸附容量也增大。以炭颗粒堆叠形成的中孔对茶碱的吸附速率大于炭颗粒表面的中孔的吸附速率。较小的中孔会影响对茶碱分子的传输，导致吸附速率下降。牛血清白蛋白在炭气凝胶上的吸附，大孔起主要作用，且大孔的孔径不能过大，孔径大于牛血清白蛋白分子尺寸的中孔对吸附也起到作用，但是利用率不高。苯酚、茶碱和牛血清白蛋白在炭气凝胶上的吸附等温线都符合Langmuir方程。 　　2.炭气凝胶的孔结构改造及其对吸附性能的影响以CO2活化的方法对炭气凝胶进行结构改造。N2吸附表征表明活化过程在炭气凝胶中引入了大量的微孔，并且活化改性并没有改变炭气凝胶的基本结构，SBET、Smic、Vmes和Vmic都随活化时间的延长而增大。但是随着活化程度的加深，炭气凝胶颗粒内部闭合的孔被打开，相互联通，使得微孔孔容扩大，由于微孔较深导致活化炭气凝胶的微孔利用率低于炭气凝胶的微孔利用率。苯酚、碘、亚甲基兰和维生素B12在活化炭气凝胶上的吸附容量都随微孔孔容的增加呈线性增大，但是增大的比例与分子尺寸大小有关，分子尺寸小的分子增大的比例较大，对于较大的分子，微孔的增多提高了吸附力，但不是微孔填充作用，因此吸附容量增大的比例较小。 3.炭气凝胶的表面化学性质与吸附性能的关系通过控制炭化温度制备出一系列不同表面化学性质的炭气凝胶。以红外分析、Boehm滴定法、XPS分析和元素分析来表征气凝胶表面的化学性质，结果显示，AG-125表面具有羧基、内酯基和酚羟基等含氧基团，酸性基团含量达4mmol/g以上，随着炭化温度的升高气凝胶表面的酸性基团逐渐减少，炭化温度在600℃以上，羧基和内酯基含量几乎为零。静态吸附实验表明，对于四种阳离子染料，有机气凝胶的单位面积吸附量要远远大于炭气凝胶的单位面积吸附量。含有酸性基团的气凝胶负电荷表面与溶解于水中的阳离子染料的静电吸引力是造成有机气凝胶高单位面积吸附量的主要原因。pH值导致了炭气凝胶表面的电荷变化，在碱性越强的条件下，炭气凝胶表面的负电荷越多，增大了对阳离子染料的吸引，从而提高了吸附容量。但是表面基团含量很少的情况下依然是孔吸附起主要作用，并且微孔的增加对于吸附亚甲基兰和吖啶橙有效，但对罗丹明B和结晶紫作用不大。动力学研究表明四种染料的吸附都符合准二级动力学模型。茶碱在有机气凝胶上的吸附有氢键作用，在600℃以上的炭气凝胶上的吸附以孔吸附为主。溶剂对茶碱吸附的影响表明，随着甲醇和乙醇含量的增加，AG-125和CA-125-900对茶碱的吸附容量逐渐减小，其原因是茶碱与甲醇和乙醇在气凝胶表面进行竞争吸附。pH值对茶碱吸附的影响表明高pH值(＞8.79)条件下由于茶碱溶液中存在离解平衡，而离子化过程可以提高茶碱的溶解性，因此导致吸附容量降低。 4.炭气凝胶的表面氧化改性及其对吸附性能的影响用三种氧化方法(包括HNO3氧化、H2O2氧化和空气氧化)对两种不同表面化学性质的炭气凝胶(CA-125-500和CA-125-900)表面进行氧化改性。通过Boehm滴定法、XPS分析和元素分析测定表面基团含量，结果表明，氧化处理后的样品主要增加的是羧基和酚羟基，其中HNO3氧化增加的酸性基团数量最多，H2O2氧化和空气氧化增加的酸性基团数量较少，并且CA-125-500比CA-125-900更容易氧化。N2吸附表征表明，三种氧化方法对于和CA-125-500和CA-125-900的孔结构影响很小。通过对比两种炭气凝胶氧化前后和氧化炭气凝胶热处理前后的样品对四种碱性染料的吸附性能可知，对于CA-125-500，经过HNO3氧化的样品对四种染料的吸附容量都有所提高，经过热处理后，吸附容量又下降，而空气和H2O2氧化的样品对染料的吸附容量没有较大的影响。而对于CA-125-900，经过HNO3氧化的样品和经过H2O2氧化的样品对亚甲基兰和吖啶橙的吸附容量大幅度下降，经过热处理后吸附容量又上升。空气氧化对这两种染料在其上的吸附容量影响不大。而三种方法氧化后对结晶紫和罗丹明B的吸附容量影响不大。