电催化二氧化碳还原为人类解决资源短缺以及环境问题等提供了一个新的方向。但是由于二氧化碳还原反应能垒较高,因此其电化学还原反应需要高效的电催化剂来实现。碳基无金属催化剂由于其出色的稳定性,易调控的结构,以及优异的催化活性,在电催化领域寄予被厚望,但是目前制备出高选择性,高活性以及拥有良好耐久性的碳基无金属二氧化碳还原催化剂仍然是一个挑战。本论文通过杂原子掺杂和孔结构的调控制备出了几种高性能的无金属催化剂:一、我们使用纳米二氧化硅作为模板,使用尿素,二氰二胺,葡萄糖,以及硼酸简单的混合,热解后除去模板,制备出一系列硼,氮共掺杂的多孔碳基无金属二氧化碳还原催化剂。其中1000℃下热解得到的催化剂表现出最优异的性能,能够在仅423 mV的过电势下以95%的法拉第效率高效地将CO2电还原为CO。同时我们对比了不掺硼,以及不加入模板的催化剂性能,证实在该催化剂中硼,氮两种元素能相互协同,提升催化剂的选择性,而多孔结构是催化剂能够高效还原二氧化碳的关键。二、我们借用了第一个课题的结论,同样使用硬模板法,使用三聚硫氰酸为硫源,调整投料比例,碳化后除去模板制备出一系氮,硫共掺杂的双功能催化剂。其中经过优化的催化剂NSMC-1000同样能够在423 mV的过电势下以93%的法拉第效率,高效地催化CO2还原为CO。同时催化剂也拥有一定的OER性能,其在CO2饱和的0.1 M KHCO3溶液中,能在1.75 V(VS RHE)达到10 mA/cm-2的电流密度。因此我们将NSMC-1000应用于二氧化碳全分解中,以恒电位仪驱动反应,发现电解槽能在宽的电压范围内保持以90%左右的法拉第效率分解二氧化碳,同时在此效率下,电解槽的能量效率能维持在60%左右,实现了二氧化碳的高效分解。