电化学是将二氧化碳还原为高附加值燃料或化学制品一项有效的方法,有望缓解能源短缺与“温室效应”有关的环境污染问题。其中,高性能电催化剂是CO2气体回收利用的关键。原子级分散的电催化剂具有高的理论原子利用率（100%）、灵活的配位环境和电子结构以及高的催化活性。因此,本文主要通过设计和构建锚定在MXene结构上的原子分散的单/双金属原子催化剂,采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）计算方法,探究单/双金属原子催化剂的微观结构与反应产物选择性和催化活性之间的关系。主要内容包括:（1）MXene负载单金属原子电催化还原二氧化碳反应的研究。将过渡金属单原子锚定在Mo2CO2结构上形成TM-SACs（TM=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn）,通过密度泛函理论（DFT）计算,探索了在已建立的TM-SACs上电催化CO2RR生成C1产物可能的反应路径和相关中间体。结果表明,由于*OCHO中间体在TM-SACs催化剂表面吸附强度较弱,使得CO2RR的HCOOH产物选择性很高。其中,Zn-SAC结构本身可以很好的抑制HER,并且电催化CO2RR生成HCOOH产物具有较低的限制电位UL=-0.35 V,因此拥有着出色的CO2RR催化性能。作者提出结构描述符φ=（Tb-Tm）×N/（E1×Eele）,用以表征TM-SACs上电化学还原CO2为HCOOH产物的电催化性能。该描述符和限制电位呈火山型关系,处于火山顶附近Zn-SAC结构电催化性能最佳。（2）MXene负载双金属原子电催化还原二氧化碳反应的研究。设计了一系列单分散双金属原子催化剂,将两个相邻的过渡金属原子（TM）锚定在Mo2CO2结构上形成CuTM-BACs（TM=Fe,Co,Ni,Cu,Zn）。通过密度泛函理论（DFT）计算,探索了在已建成的CuTM-BACs上电催化CO2RR生成C1和C2+产物的最全面的反应路径和相关中间体。结果表明,CuFe-BAC对CO2电还原成C2H5OH产物具有较好的催化活性（UL（C2H5OH）=-0.44 V）,CuNi-BAC对CH4的催化性能最好（UL（CH4）=-0.46 V）。最后,作者提出本征描述符φ=N×Eele×Ecoh,包括d电子数（N）,电负性（Eele）和内聚能（Ecoh）,用以表征CuTM-BACs上电化学还原CO2为C2H5OH产物的电催化活性。φ与限制电位UL呈现火山型关系,处于火山顶附近CuFe-BAC结构电催化性能最佳。同时φ在不同区域下还可划分CO2RR的产物生成种类:（1）当φ＜53.5时,同时生成C2H5OH和CH4产物;（2）当53.5＜φ＜62.6时,生成C2H5OH产物;（3）当62.6＜φ＜67.2时,生成H2产物;（4）当φ＞67.2时,生成CH4产物。本文的研究表明,原子级催化剂对CO2RR展现出较好的催化性能。并且对MXene基负载单/双金属原子电催化CO2RR的反应机理有了深入的认识。同时提出的结构描述符可以很好的表征催化体系电催化还原CO2的催化选择性和活性,进而对该类催化剂进行有效的筛选和预测。本工作为研究高选择性和高活性CO2RR电催化剂提供一定的理论指导。