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利用可再生能源驱动CO2电催化还原是实现大气中CO2平衡和可再生能源转化与储存具有前景的方法,然而在电解过程中存在着电流密度不高、析氢副反应的出现导致能源利用效率降低等问题。因此研究的关键方向在于设计与制备廉价而稳定的电极材料,从而有效地抑制析氢副反应、优化产物选择性并提高电流密度。金属电极材料表面的纳米结构和晶体组成对CO2的电催化还原性能有很大影响。本文通过电化学沉积及热处理的方法在多孔的三维泡沫镍基底上制备出具有多级结构的复合Cu-Pb纳米催化剂。对制得的催化电极进行各种物理光谱表征以研究微观形貌及表面组成;利用循环伏安法、线性扫描法及双电容法对制得的电极进行电化学表征;对催化电极进行电化学还原水溶液中的CO2测试及产物分析,包括不同材料的恒电位对比、不同电位对比以及稳定性测试。本文主要研究结果如下:1.通过第一步“电沉积-热处理-电还原”处理,制得了直径为200-400 nm的Cu纳米线茂密生长在商用泡沫镍上的纳米结构;通过第二步处理,制得了直径为5-10 nm的Pb纳米颗粒均匀生长在Cu纳米线表面的纳米结构。由此获得具有特殊纳米结构的复合Cu-Pb催化电极2.在-0.93 V vs.RHE的电位下,制得的纳米复合Cu-Pb电极催化还原CO2的总电流密度高达-9.35 mA cm2,并且获得了产物CO和HCOOH的法拉第效率分别为50.6%和22.0%、副产物H2的法拉第效率为19.2%,相对于未掺杂Pb的Cu纳米线电极,H2的法拉第效率降低了 35.6%而产物CO和HCOOH的法拉第效率分别提升了 29.6%和9.2%,多碳液相产物如乙酸、乙醇、丙醇的产量也有所增加。并且在-0.23 V至-1.13 Vvs.RHE宽电位范围内纳米Cu-Pb电极催化性能良好,长时间电解产物的选择性及电流密度保持稳定。3.对Cu-Pb双金属复合电极进行性能优化,改变Pb的掺杂量及二次热处理的温度,考察不同制备条件制得电极的形貌和组分表征结果以及电催化还原CO2的性能。结果表明:适量的Pb掺杂可以有效抑制析氢副反应且对总体电流密度影响较小,过量Pb掺杂会导致生长在铜纳米线结构上的Pb出现团聚现象而影响催化性能。最优的制备条件为:Pb负载量转移电荷数为30 C,二次热处理温度为近Pb熔点的300℃。本研究旨在设计一种“电沉积-热处理-电还原”材料改性方法制备具有多级纳米结构的电催化材料,制得的Cu-Pb电极电流密度大和并且产物选择性可控,有很好的电还原CO2活性。