由于传统化石燃料的不断消耗导致大气中二氧化碳(CO2)的含量持续上升,温室效应愈发严重。近年来,利用电化学还原这一技术在转化CO2制备清洁燃料或平台化学品的同时,解决环境污染问题,得到了广泛关注。相比于传统的热催化转化CO2,电化学还原CO2在常温常压条件下反应即可发生,而且此反应使用电力作为能量来源,是一种可行的可持续能源发展策略。有效电化学还原CO2高度依赖于高活性、高选择性和高稳定性的催化剂。目前,Au基催化剂可高选择性地还原CO2为一氧化碳(CO)或合成气,Cu基催化剂可还原CO2为多种碳氢化合物产物,均受到了研究者的普遍关注。但是,贵金属Au基催化剂由于其价格高昂、稳定性低,且难以精准调控产物合成气中氢气(H2)与CO的摩尔比例;而Cu基催化剂在电化学还原CO2的过程中需要较高的过电势,而且产物选择性差,反应过程中会受到氢析出反应的影响。本论文以在低过电势下,高产率、高选择性地制备组分可控的合成气和碳氢化合物为目标,设计并合成了绿色、高效的Au基双金属催化剂和氧化物衍生的铜基催化剂,并系统研究了这两类催化剂在电化学还原CO2过程中的电催化性能并阐明其机理。具体工作概括如下:分别以多壁碳纳米管和石墨相氮化碳为载体,利用液相还原法在Au基负载催化剂中分别引入Cu、Ag、In、Fe、Co、Ni、Zn、Bi等第二种金属,合成得到了 一系列Au基双金属催化剂,对其CO2电化学还原制备合成气的性能进行了评价,并考察了反应条件如施加电势、电解质溶液的种类等对CO2电还原反应的影响。通过改变催化剂中载体或第二种金属元素的种类,可在0.12～17.04这一范围内有效调控H2与CO的摩尔比例。在-0.5 V vs.RHE、AuAg/CNT催化下,生成CO的最高法拉第效率达95.9%,另外,最高CO分电流密度达-16.4 mA/cm2,并且可有效调控产物合成气中H2与(CO的摩尔比例;此外,在290 mV的低过电势下,AuCu/CNT电催化CO2生成CO的法拉第效率为95.2%。然后对一系列不同金属配比(Cu/Au)的AuCu/CNT样品进行了 XRD、Raman、XPS、TEM、ICP-OES 等表征,表明 AuCu 在 AuCu/CNT催化剂中以金铜合金的形式存在,同时通过电化学阻抗谱、双电层电容测试及塔菲尔斜率测试等电化学表征也佐证了双金属负载催化剂优良的电化学特性,为后续研究双金属催化剂调控合成气比例提供了新思路。以无水醋酸铜为铜源、尿素为碳氮源,控制焙烧温度及前驱体投料比,通过热灼烧法合成得到了 一系列CuxO@CN催化剂,对其CO2电化学还原制备CH4、C2H4等碳氢化合物的性能进行了评价。通过XRD、Raman、XPS、TEM、XANES、ICP-OES等表征手段确定了 CuxO@CN催化剂的纳米结构,通过改变焙烧条件,调控CuxO@CN中铜氧化物纳米颗粒的Cu+与Cu2+比例以及CN中C和N的比例和结构,从而使得催化剂具有不同的电子迁移特性和结构特征。通过改变施加电势,在-0.8～-1.5 V vs.RHE范围内,550℃下以10为尿素/无水醋酸铜质量比制备得到的CuxO@CN取得最高碳氢化合物法拉第效率达80.0%,优于未掺杂氮元素的CuxO@C(44.1%)、未掺杂碳氮元素的CuxO(31.9%)以及商业级的CuO(57.1%)和Cu2O(49.6%),并且在10h的稳定性测试中表现出了良好的稳定性。最后,电化学阻抗谱、双电层电容测试及塔菲尔斜率测试等电化学表征也验证了其优异的电化学特性,为Cu基催化剂的设计和开发提供了理论依据。