近年来随着化石能源的不断消耗,并且风能、潮汐能等清洁能源具有间歇性和不稳定性,对新型的能源存储系统的需求愈发强烈。Li-CO2电池由于其具有较高的能量密度并且具有能够固定二氧化碳的能力,使其成为一种新的有前景的能源存储技术。然而,由于电池对二氧化碳的析出和吸附的反应动力学较差,导致Li-CO2电池的电池性能不理想,限制了其实际应用。高效的正极催化剂有助于提高反应动力学、促进放电产物分解,因此设计合成廉价高效的催化剂是进一步发展Li-CO2电池的关键。在本论文中,我们采用沸石咪唑酯骨架（ZIF）衍生物作为正极催化剂。并进行了详细的材料表征和电化学性能测试,具体内容和结果如下所示:（1）首先通过水热法合成了钴基的沸石咪唑酯骨架纳米片,并原位生长在碳布上（Co-ZIF/CC）,再通过800 oC的高温处理将其转化为钴基沸石咪唑酯骨架衍生的碳纳米片原位生长在碳布上（Co-CNS/CC）,并对其进行了相关的物性表征。将其作为Li-CO2电池正极催化剂,由于ZIF衍生碳材料具有较强的电子导电性和较多的不饱和金属位点,使其相对于其他传统碳材料具有更强的催化活性。在Li-CO2电池中取得了更加优异的电化学性能,过电位低至1.54 V,在100 m A g-1的电流密度下放电容量可达18244 m Ah g-1,并能在600 m A g-1的电流密度下稳定运行50圈。（2）为了进一步优化电池性能,我们在Co-CNS/CC的基础上进行了掺杂改性,在合成时引入铜元素,得到含铜的钴基沸石咪唑酯骨架纳米片,并原位生长在碳布上（Cu Co-CNS/CC）,为了确定Cu的存在方式,对其进行了同步辐射等相关的物性表征,发现Cu在Cu Co-CNS/CC中是以Cu-Co的形式存在。并利用密度泛函理论（DFT）计算了电池可能的反应路径以及正极催化剂对CO2和Li+的吸脱附能力,发现铜的引入不仅增加了电池正极催化剂对CO2和Li+的脱附,而且降低了电池反应的能垒,进而提高了电池的整体性能。过电位进一步降低至1.11 V,在100 m A g-1的电流密度下放电容量可达29600 m Ah g-1,并且可在600 m A g-1电流密度500 m Ah g-1和1000 m Ah g-1的截止容量下分别能稳定运行450圈和220圈。此外利用X射线衍射和拉曼光谱测试等手段对电池放电产物以及电池的可逆性进行了分析,证明放电产物为Li2CO3且电池具有很好的可逆性能。