目前吸附材料众多,如沸石、MOFs、聚合物等,而生物质具有分布广泛、低成本、可再生和净零排放等优点成为研究热点。已有研究表明掺氮有利于提升生物质炭对CO2的吸附性能,金属矿物质可对生物炭改性,增大生物炭表面有效吸附面积。但何种氮基团对于生物质炭表面CO2吸附性能影响显著仍未清晰,金属矿物质与富氮改性协同作用下生物质炭表面CO2的吸附特性尚未明晰。基于此,采用量子化学理论计算研究了不同含氮基团生物质炭表面CO2的吸附机理,系统探究了不同金属氧化物(MgO、CaO)及其耦合掺氮生物炭对CO2吸附的影响机理。结果表明,各含氮基团生物质炭不同吸附方式中,含N-X生物质炭对CO2吸附作用最强。分析CO2在MgO与CaO体系中O-Top、Hollow和Bridge三种不同吸附方式,得出CO2以O-Top方式吸附于CaO体系中的吸附能最大,相同吸附方式下较MgO对CO2的吸附能高92.22kJ/mol。相较MgO,CaO中O对CO2中C的作用更强,电子云重叠区域更大,电荷转移更多,与CO2分子间的作用引力更强。进一步研究发现含N-X生物质炭与CaO耦合对CO2吸附有一定协同促进作用,较单独含N-X生物质炭和CaO而言,二者耦合对CO2的吸附能分别提升了136.81和0.87kJ/mol。本研究为高质含碳化学品的制备提供了理论支撑。