随着全球现代化进程的不断推进,化石能源大量消费,从而导致大气中CO₂浓度剧增,引发了严重的温室效应。开发清洁能源和探索低碳环保生产工艺成为当前科学界的研究热点。CO₂也是自然界最丰富的碳源,采用化学固碳技术将其转化为燃料及化工产品不仅能有效缓解温室效应,也可实现碳资源的循环利用。高温熔盐电化学技术以其反应速率快、电导率高、产物绿色环保等优势在CO₂节能减排和资源化利用领域引起了广泛关注。本文以熔融碳酸盐为高温反应介质,采用常见金属材质作为电极材料,调控电解质体系、电解温度、电流密度等关键控制因子,吸收二氧化碳将其转化为高附加值碳材料并对形貌控制工艺进行研究。借助扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪等表征手段分析了电解含锂一元、二元和三元碳酸盐体系所得产物的形貌和结构,发现纯碳酸锂体系所得产物为碳纳米管结构,二元、三元混合碳酸盐体系产物为无定形态碳材料结构。碳酸锂电解质体系在750℃时电解所得产物碳纳米管结构最为规整且管径最细,电流效率最高;电解温度升高后,碳纳米管结构出现弯曲,管径变粗,电流效率降低。纯Li₂CO₃体系,调控电流密度,可得到碳球、无定形碳、碳颗粒等多种形貌的碳材料。其中,电解Li₂CO₃可控合成碳纳米管时,需采用梯度电流电解,调控熔盐电解质中金属氧化物的还原反应,在阴极表面形成纳米金属颗粒,作为成核位点催化生长碳管结构。此电解质体系不仅能吸收二氧化碳,而且所得产物碳纳米管具有良好的经济效益,符合可持续发展理念。