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化石能源的长期大量使用,导致了明显的“温室效应”,造成了严重的气候与环境问题。对二氧化碳的捕集和利用受到全球高度关注,普遍认为使用二氧化碳电化学还原合成高附加值化学品是二氧化碳综合利用的较理想途径。国内外近年的研究表明,电催化还原二氧化碳制备碳氢化合物和醇类是重要的研究方向。然而,已报道的研究成果距实际应用还存在很多理论与技术问题需要解决,主要有,电催化剂活性、选择性不足,催化剂与电解质的配伍性不足等。欲取得该研究领域的突破,需在构建高活性、高选择性电催化材料的基础上,选择具有高助催化作用的电解质,系统考虑电催化还原CO2反应的主要影响因素及其相互作用规律,进而优化电化学还原CO2反应器系统。本论文利用水热法制备了化学键键合的钼-铋双金属纳米硫化物（Mo-Bi-S）及其碳纳米管负载的纳米复合材料（Mo-Bi-S/CNTs）,采用TEM、XRD、XPS等手段进行表征,并在[Emim]BF4等不同离子液体与水复合的电解液中,考察电催化材料的电化学性能,通过对比实验结果及其理论分析,揭示电催化还原CO2的主要影响因素及其作用规律,相关研究结果将对电催化材料、电解液、反应器等的开发,具有重要的理论与实际价值。研究结果摘要如下:1.采用水热法在不同温度下制备了Mo-Bi-S纳米复合材料,采用XRD、SEM、TEM、XPS等对样品材料进行了表征。结果表明,制得的复合材料通为片状纳米级MoS2-Bi2S3的纳米复合物（以Mo-Bi-S表示）,平均粒径约为20nm;在[Emim]BF4+H2O（40w%）中电催化还原CO2性能测试结果表明,水热温度为200℃下制备的样品性能最优,峰电流密度达到11.1 m A?cm-2,主要还原反应产物为CH3OH和CO,经过6h恒电位电化学测试,还原电流密度能够基本保持稳定,CH3OH的法拉第效率达56.4%。2.采用水热法在200℃下制备了不同碳纳米管含量、不同Bi与Mo的原子比Mo-Bi-S@NCTs复合材料,通过XRD、TEM等技术表征显示,制备的Mo-Bi-S纳米颗粒呈层状结构,平均粒径约为12nm,在碳纳米管表面呈均匀分散紧密接触状态;电化学性能测试表明,碳纳米管含量为15%、Bi/Mo=1:1时,在[Emim]BF4+H2O（40%）中能长较时间保持电流密度稳定,电流密度达16.1m A?cm-2,CH3OH法拉第效率高达81.2%。结果表明,Mo-Bi-S与纳米碳管的复合,可有效提高Mo-Bi-S电催化还原CO2的活性与CH3OH产物的选择性。随Bi原子比提高,Mo-Bix-S@CNTs对COads加氢能力提高,生成CO产物的法拉第效率降低,生成CH3OH、CH4的法拉第效率提高。3.以Mo-Bi-S@CNTs作为工作电极催化剂,以[Bmim][PF6]、[Bmim][BF4]、[C4mpy][Tf2N]、[Mmim][Me SO4]+H2O咪唑类离子液体作为电解液,循环伏安法电化学性能表征结果显示,离子液体的阴、阳离子分子结构对CO2电化学还原动力学都具有明显影响,其中阴离子的影响作用相对较为显著,其助催化作用显著性排序为:[BF4]-＞[Me SO4]-＞[Tf2N]-＞[PF6]-;阳离子的影响作用略弱,助催化作用显著性排序为:[Emim]+＞[Bmim]+。此外,添加水分子有利于离子液体助催化作用的提高。其主要原因是添加水分子后,离子液体的阴、阳离子对易于被拆散,溶剂化离子体积增大,自由空间增大,阴、阳离子之间的静电吸引力大幅减弱,致使电解液的粘度降低、电阻率降低,CO2电化学还原动力学环境改善。4.以[C4NH2mim][BF4]、[C2NH2mim][BF4]、[Emim][BF4]与H2O、CH3CN组成复合型电解液体系,以Mo-Bi-S@CNTs（15%）作为工作电极催化剂,电化学法测试电催化还原CO2性能,结果表明:随着[Emim][BF4]+H2O（x%）电解液中水含量的增加,电位线性扫描极化还原峰电流逐渐增大,其中[Emim][BF4]+H2O（40%）中,CH3OH的法拉第效率在-0.2 V～-0.6 V范围内呈现先升高后降低的趋势,最高值达81.2%,CO的法拉第效率呈下降趋势;[Emim][BF4]+H2O（40%）中,CH3CN的加入可提高电位线性扫描伏安还原峰电流密度,提高CO的法拉第效率,但降低了CH3OH的法拉第效率。5.[C2NH2mim][BF4]+H2O（x%）、[C4NH2mim][BF4]+H2O（x%）电解液中,随水含量的增加,电位线性扫描极化还原峰电流逐渐增大,CH3OH的法拉第效率呈现上升趋势,CO的法拉第效率呈微弱逐渐下降趋势。按对CO2电化学还原速率促进的显著性排序:[Emim][BF4]+H2O＞[Emim][BF4]+H2O+CH3CN＞[C4NH2mim][BF4]+H2O＞[C2NH2mim][B F4]+H2O;按对CH3OH产物选择性提高的显著性排序:[Emim][BF4]+H2O＞[C4NH2mim][BF4]+H2O≈[C2NH2mim][BF4]+H2O。由此可知,[Emim][BF4]+H2O（40%）电解液具有较强的提升CH3OH生成速率和选择性的助催化作用,是优异的电解液配方。