全球对能源供应需求的增加加速了化石燃料的消耗,引发了大气中二氧化碳含量的逐年增加,导致能源短缺、全球变暖、荒漠化和海洋酸化等一系列能源与环境问题。因此,减少碳排放以减缓气候变化是当务之急。其实,CO2本身是一种碳资源,将其转化为有用的化学品是减少碳排放的有效途径。在各种CO2转换方法中,电化学二氧化碳还原（ECR）是一种清洁、高效的可持续性过程,它直接利用太阳能、风能等可再生能源产生的电能将CO2转化为增值化学产品。ECR的转化效率及其规模化应用很大程度上取决于所使用催化剂的固有性质,因此合理的催化剂设计至关重要。另外催化剂必须能够产生有价值的碳基产品,同时对产物具有更好的选择性,更低的过电位和更高电流密度,并且在保证自身结构稳定的情况下具有长时间工作的能力。ECR产物的选择性取决于催化剂的种类、形貌、晶面、组分等方面。CO或合成气作为ECR理想产物之一,同时也是重要的化工原料,具有很高的研究价值。因此,开发出具有高活性、CO/H2比可控的电催化剂是人们的研究目标。金属Cu在ECR过程中对反应中间体*CO拥有适中的结合强度,导致其产物的多样化,但对于各类产物表现出较低的选择性,同时也有一定的析氢反应活性。为了克服金属Cu的短板,本论文通过引入第二种金属（Sb、In）来调控Cu原子的电子结构,并协同促进CO2向CO的转化,同时希望通过对这两类铜基双金属催化剂表面原子比例与催化活性关系的研究,得到一种普适的规律用于同类催化剂的设计,实现CO2高选择性地转化为CO。本论文的研究工作主要分为两部分:1、CuSb双金属氧化物用于选择性电催化还原CO2为CO本工作制备了具有纳米颗粒团簇结构的CuSb双金属氧化物复合材料,研究其催化活性与原子比例的关系。通过调节前驱物投料比能有效控制CuSb双金属的原子比例,所有CuSb双金属相较于金属Cu与Sb能够更高效地电催化还原CO2为CO。其中当Cu与Sb 比例为10:1时,样品具有最佳的催化性能,在-1.1 V（vs.RHE）的外加电位下CO的法拉第效率接近92%,而且能够保持12 h以上的催化活性。产物分布与法拉第效率表明该原子配比能够较好地抑制析氢反应。电化学测试表明金属Sb与Cu的复合能够有效增大电极的电化学活性表面积,为CO2还原反应提供更多的活性位点。XPS分析表明Cu与Sb之间的电荷转移改变了复合材料的电子结构,有助于提升其协同催化作用。本工作证明了样品的组成比例和双金属原子间的协同效应对提升二氧化碳还原活性具有重要意义。2、CuIn双金属合金高效电催化还原CO2为CO本工作制备了纳米线枝晶结构的CuIn合金催化剂,研究了催化剂表面In原子含量与CuIn合金催化活性的关系。CuIn合金催化剂能够高效催化还原CO2产生较纯的合成气,相比于对照样品金属Cu与In,表现出更优异的CO2还原活性。此外,通过调节外加电位与电极表面的In原子含量能有效控制CO与H2的比例关系。结果表明催化剂表面In原子含量约为18%时,对应的CuIn NWs-1样品表现出最佳的催化性能。在外加电位为-1.0 V（vs.RHE）时,CO的法拉第效率高达86%,CO/H2为 6.1,并且能保持30 h以上的催化活性。稳定性测试揭示了 CuIn合金催化活性与结构的关系。XPS分析证明了 CuIn合金中In向Cu发生了电子转移,改变了双金属原子的电子结构,这种“构效关系”对于性能的提升至关重要。