温室效应、海水酸化以及各种极端天气对自然生态系统平衡和人类社会发展造成了重大破坏,而引起这一系列严重危害的源头是CO₂的过度排放。但大气中CO₂是地球上生命的主要碳源,植物、藻类和蓝细菌利用光能从CO₂和水中合成碳水化合物,并将氧气作为废物产生。因此CO₂也是动植物生存必不可少的碳源。近年来,大量学者通过模拟绿色植物的光合作用将CO₂和水转化为可利用的化学品。在大多数方法中光催化和电催化被认为是最有前景的转化方法。光催化利用自然界存在的光能转换成为化学能,以水为氢源,以太阳光为动力,是洁净、环境友好型技术,因此在CO₂还原领域受到广泛关注,但是由于CO₂自身惰性大、活化难,催化剂对可见光吸收弱,利用率低,电子和空穴易复合率高,且对CO₂吸附性能差,产物选择性不高,转化率低等一系列问题致使光催化还原CO₂充满了挑战。电催化是以电子为主体参与反应,整个过程是绿色清洁的,其过程为将电能转化成化学能,能量可以由连续的可再生能源转化而来,反应在常温常压下进行,反应条件、设备要求低,整个反应过程易于控制,只需控制外部参数,如:外加电压、催化剂种类等,因此电催化是CO₂转化的优选,其中电催化的核心是催化剂的选择。在众多催化剂中,稀土催化剂不失为一种好的选择。稀土催化剂在高负电位时抗还原能力强,具有良好的稳定性、低温催化活性高、中间产物少以及产物选择性强等特点,注定成为一类优良的电催化剂。本课题选择金属粒子修饰的Sc₂O₃电极材料作为研究对象,在金属Sc片基底上通过电化学阳极氧化制备出Sc₂O₃ NPs催化剂。由SEM表征得出Sc₂O₃ NPs催化剂为纳米棒状结构,通过XRD数据得出催化剂趋向高催化活性的（222）、（222）晶面生长。对产物进行分析得出主产物为乙醇,在外加电压-1.6 V（vs SCE）,经过7 h的反应,产量为195.78μmol·L^-1·cm^-2,且对乙醇具有较高的选择性为72.67%。由于电子传递是影响电催化一个至关重要的因素,我们选择在电极表面沉积贵金属Au,提高电子的传递速率。运用恒电流沉积的方法,在催化剂表面沉积Au纳米粒子,SEM对电极表面形貌进行检测,Au纳米粒子为圆球花状,通过EDS元素分布分析Au粒子均匀的分布在催化剂表面。对产物分析,电极材料在外加电压-1.8 V（vs SCE）,经过7 h的反应,生成乙醇的产量达到284.12μmol·L^-1·cm^-2,比单独Sc₂O₃ NPs电极材料(195.78μmol·L^-1·cm^-2)增加了31.10%。同时生成甲醇的量为(172.25μmol·L^-1·cm^-2),是单独Sc₂O₃ NPs电极材料(73.64μmol·L^-1·cm^-2)的2.34倍。电极材料对乙醇的选择性降低为56.21%,对甲醇的选择性升高至43.79%,说明Au粒子的修饰提高了对甲醇的选择性,使产物更有利于生成甲醇。采用脉冲沉积法在Au修饰的Sc₂O₃ NPs电极材料上沉积Pb金属粒子,对催化剂的产物进行检测,产物为乙醇和甲醇。经过7h反应,生成乙醇的量为275.56μmol·L^-1·cm^-2,Pb粒子修饰之后乙醇的含量只是略微降低,而甲醇的含量得到了极大的提升,甲醇的量为658.66μmol·L^-1·cm^-2,是Au修饰的Sc₂O₃ NPs电极材料(172.25μmol·L^-1·cm^-2)的3.8倍,是单独的Sc₂O₃ NPs电极材料(73.64μmol·L^-1·cm^-2)的9倍。电极材料对乙醇的选择性为29.50%,对甲醇的选择性高达70.50%。综上,金属粒子修饰不仅影响了产量,而且影响了产物的选择性,该研究对CO₂的电催化还原提供一定理论借鉴意义。