不可再生的化石燃料的燃烧向大气中释放大量的温室气体CO2,导致了一个严重的环境问题,即全球变暖。因此,迫切需要人们开发出新的技术来应对大气中CO2浓度日渐升高的问题。大量的研究已证明利用电化学技术将CO2转化为有价值的燃料是目前最具前景的CO2转化方法之一。尽管已经开发了大量的电催化剂,用于电化学还原CO2为增值燃料。然而,如何在较宽的电位窗口内保持较高的目标产物的选择性,以实现目标产品的高生产率,仍然是一个挑战。本论文针对在水溶液中电化学还原CO2制甲酸盐的过程,从电催化剂的设计出发,着重研究如何拓宽甲酸盐高选择性的电位窗范围。主要结果如下:1.我们通过湿化学方法成功制备了一种Ag@Sn O2复合电催化剂应用于电化学CO2还原反应（CO2RR）。实验结果表明,电催化剂Ag@Sn O2-10%在600 m V的宽电位窗内对甲酸盐具有高选择性（FE>60%）,在-1.2 V处甲酸盐的FE达到最大值72%,这是单体Sn O2的两倍。催化性能的增强主要归因于Ag-Sn O2界面对CO2的吸附和活化作用大幅增强。因此,我们的研究证明了金属-氧化物界面在增强CO2RR方面的独特催化性能,为高效电催化剂的设计提供了新的途径。2.我们通过电沉积的方法成功制备了一种非晶态的双金属铜铋电催化剂,并对其进行退火处理得到晶态的双金属铜铋电催化剂。对它们进行了CO2RR研究表明,非晶态的双金属铜铋（Cu Bi-100）电催化剂性能最为优异,在400 m V的电位窗口内将CO2转化为甲酸盐具有高选择性FE>85%。值得注意的是,在-1.0 V处甲酸盐的FE达到最大值94.7%。为了研究晶态变化对催化剂性能的影响,我们对Cu Bi-100进行煅烧处理提升它的结晶度。煅烧后催化剂在-0.8至-1.2 V的电位区间内最大的法拉第效率只能达到80%,明显差于煅烧前。催化性能的显著变化主要归因于催化剂为非晶态时比晶态具有更多的无序原子形成的反应位点,这些在CO2RR过程中起到了重要作用。3.铅基催化剂是常见的能将CO2电化学转化为甲酸盐的电催化剂之一,然而由于其对甲酸盐较低的选择性严重限制了它的发展。有机配体与金属离子配位作为一种合成新型高效催化剂的一种策略近年来受到广大研究者的关注。在此,我们合成了一种铅-席夫碱配合物纳米线,通过与活性炭黑的复合得到了一种能在宽电位窗内将CO2高效电化学转化为甲酸盐的电催化剂。值得注意的是,在-1.1 V（相对于可逆氢电极）条件下,Pb-Schiff@CB生成甲酸盐的法拉第效率高达95%,是单体Pb-Schiff的1.5倍（62%）,在长达23小时的恒电位电解过程中,保持电流密度和甲酸盐的法拉第效率稳定,具有超高的稳定性。此外,Pb-Schiff@CB在宽达400 m V（-1.0至-1.4 V）的电位窗口内维持对甲酸盐的选择性FE>90%,是目前已报道的具有宽电位窗的最好催化剂之一。实验研究表明,催化性能的提高是由于活性炭黑的加入,有利于提升导电性。另外,炭黑的加入还导致催化剂疏水性的增加,这有利于CO2分子扩散至催化剂表面有利于催化反应的进行。该工作为合理设计新型高效的配合物电催化剂,实现宽电位区间高效CO2电还原提供了指导性意见。