进入二十一世纪随着全球经济的高速发展,世界各国对能源的需要日益加大,但同时大量化石燃料燃烧导致了严重的空气污染以及CO2等温室效应,已经严重威胁到人类的生存。如何能有效地减小CO2的排放量以缓解温室效应对环境的影响,是全球科学工作者面临的不可回避的课题。二氧化碳的固定封存成本过高,且对环境存在潜在的危害,因此世界各国催化、能源等领域的科技工作者越来越多关注CO2的化学转化及利用。但是,对CO2化学利用涉及两方面的问题,一是如何获得转化所需的氢源(或者其他能与CO2反应的物质);二是如何高效的活化惰性的CO2分子。电化学反应是通过反应物在电极上得失电子来实现反应底物的氧化与还原过程,避免了普通化学反应中使用的氧化还原试剂对环境造成的潜在的污染。针对以上两大问题,本论文提出以下解决方案,首先采用离子液体-水的混合电解液体系,同时解决CO2的溶解度和氢的来源问题,其次合成纳米复合电极,电化学法使CO2活化并加氢,达到电催化还原CO2生成一碳有机小分子的目的,为CO2的绿色高效利用提供新思路。本论文以高纯Ti板为基体材料,0.5%HF溶液作电解液,采用恒压阳极氧化和高温处理工艺制备nano-TiO2/Ti薄膜电极,并以薄膜电极为基础电极,分别采用恒电位和单极脉冲法在此膜上电沉积纳米Pb和Cu制备Pb/nano-TiO2/Ti以及Cu/nano-TiO2/Ti纳米复合电极。XRD、SEM、EDS等物理表征结果表明,所制备的nano-TiO2/Ti薄膜电极表面是锐钛矿型的TiO2纳米管阵列;恒电位制备的Pb/nano-TiO2/Ti复合电极表面Pb随通电量的变化形貌有较大的变化,总体呈较大的不规则形貌;单极脉冲法制备的Pb/nano-TiO2/Ti复合电极表面Pb形貌更加规则,呈粒径均匀的球形颗粒;单极脉冲法制备的Cu/nano-TiO2/Ti复合电极表面Cu呈簇状分布。采用循环伏安法(CV)对所制备电极材料在[EMIM][BF4]-H2O体系中电催化还原CO2性能进行了研究。实验结果表明,纯Ti板对析氢反应有一定的催化活性,但对CO2电还原几乎没有催化活性;nano-TiO2/Ti薄膜电极对CO2电还原反应有一定的催化活性,说明将纳米TiO2与金属Ti板复合后产生了CO2吸附电还原与析氢过程耦合效应;单极脉冲法制备的Pb/nano-TiO2/Ti复合电极对CO2的电还原反应表现出较好的催化活性;Cu/nano-TiO2/Ti复合电极由于Cu本身性质不稳定,在电还原CO2的测试中未表现出催化活性。