何德波，倪九派，倪呈圣

(西南大学 资源环境学院，重庆 400715)

0 引 言

化石燃料燃烧排放的CO2会导致温室效应、全球变暖、冰川融化等环境问题[2]。为防止环境污染加剧，必须降低化石燃料的使用量，减少CO2排放[3]。中国承诺2030年前达到碳排放峰值[4]，增加碳氧化物回收利用以减少碳排放。固体氧化物电解池(SOEC)技术能通过电催化还原的方式将CO2转化为CO再利用，具有高转化效率、高能量密度和无污染等优点，因而备受关注[5]。

SOEC通过电催化还原方式将CO2转化成CO能源物质，故阴极应具备良好的催化性能、结构和化学稳定性、防CO中毒和抗积碳等性能[6]。传统Ni基电极虽然具有优异的催化活性，但在电解条件下不稳定以及容易产生碳沉积[7]。与传统Ni基电极相比，钙钛矿阴极具有抗积碳能力和离子导电性等方面的优势[8]。研究发现，ABO3型钙钛矿内部的B位掺杂高价阳离子(Cu2+、Mo6+、Ni3+)和浸渍法添加阳离子到钙钛矿阴极表面等方法能极大地提高结构稳定性和催化活性[9]。

本研究采用浸渍法制备含有质量百分比为1%的Ni(LSFM/Ni)、质量百分比为1%的Ir(LSFM/Ir)和质量百分比为1%的Cu(LSFM/Cu)三种阴极，直接电催化还原CO2，探究不同纳米催化剂浸渍对LSFM阴极电催化还原CO2性能的影响。由于浸渍的Ni与LSFM钙钛矿原为析出的Fe形成Ni-Fe合金颗粒具有优异的催化活性、对CO2极强的吸附解离能力和抗积碳能力，LSFM/Ni阴极对CO2电解表现出优异的电催化性能。

1 实验材料和方法

1.1 样品与电池制备

高温固相法合成La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)电解质：按照化学计量比称量La2O3(99.9%, Macklin)、SrCO3(99.5%, Aladdin)、Ga2O3(99.9%, Macklin)和MgO (99.9%, Macklin)，充分研磨并压制成片后，在1 480 ℃条件焙烧5小时形成致密的电解质片。……