作为世界上规模最大的化学品之一,氨是各种化学工业的基础原料,对生产硝酸铵、尿素等氮肥以及各种含氮复合肥尤为重要。目前,基于氮气和氢气反应的哈伯法仍是唯一具有工业规模的合成氨技术,但该反应需要严苛高温高压的催化合成条件。同时,作为原料的氢气依托于化石燃料重整,排放大量的CO2加剧了全球的能源消耗和温室效应,不符合双碳背景下可持续的“低碳经济”的发展。因此,寻找一种低能耗、绿色可持续的合成氨工艺是迫在眉睫的。硝酸盐（NO3-）广泛存在于氮肥污染的土壤和工业污染的废水中,并且具有相对较低的N=O键解离能,因而被认为是一种有前景的氮源。通过可兼容新能源的电化学法将NO3-选择性地还原为高附加值的NH3,不仅可以提供一种绿色、可持续的合成NH3技术,同时也能缓解全球面临的能源危机和环境污染问题。尽管如此,基于NO3-高性能、高选择性地转化为NH3仍然面临巨大的挑战,特别是其水反应体系存在严重的竞争析氢反应。为此,本文重点研发高活性、高选择性和高稳定性的催化材料,并研究其还原NO3-合成氨的性能和机理。本论文的研究内容主要包括以下几个方面:（1）通过电沉积的方式制备了两种新型的铜基双金属催化剂,通过SEM、TEM、XRD、XPS等手段对制备的催化剂进行表征。实验结果表明,引入的钴、镍原子能够很好地分散在催化剂表面,起到调节电催化剂的微观结构的作用,有助于增强其催化性能;（2）研究两种不同配比的铜基双金属催化剂的硝酸盐转化合成氨反应,分析Cu/Co和Cu/Ni界面的反应活性。实验结果表明,任一双金属催化剂的合成氨性能均优于单金属催化剂,通过杂原子的掺杂可以起到改善电催化剂催化性能的作用。在1 M KOH+0.1 M KNO3（-0.27V vs.RHE）条件下,Cu30Co70催化剂可达到2732.4μg cm-2 h-1的氨产率和77.6%的法拉第效率,Cu50Ni50催化剂可达到2725.1μg cm-2 h-1的氨产率和77.2%的法拉第效率;（3）研究不同类型的低温等离子对碳纸基底的改性作用,发现氩气低温等离子体的改性效果最优。实验结果表明,经过氩气等离子体改性后的碳纸由疏水性变成了亲水性,且负载催化剂的电化学活性面积大幅增加,Cu30Co70催化剂由未处理的6.07 m F cm-2增加到了处理后的14.7 m F cm-2,同时电流密度从56m A cm-2提升到114 m A cm-2（-0.4V vs.RHE）。采用氩气低温等离子体对负载催化剂的碳基底进行刻蚀改性,通过强化电催化剂-碳纸基底的相互作用来提高电催化剂的活性,进一步提高双金属催化剂的催化合成氨能力,在1 M KOH+0.1 M KNO3（-0.27V vs.RHE）条件下,Cu30Co70催化剂达到了最高4180.7μg cm-2 h-1的氨产率和78.1%的法拉第效率。（4）采用原位红外光谱表征耦合DFT计算,探究催化剂具有高催化性能的机理,揭示碱性环境下NO3-脱氧加氢合成NH3的反应路径。结果表明,Cu30Co70催化剂在NO3-催化成NH3的过程中表现出高选择性和高效率归因于具有较低的限速步骤的最低能量差（0.775e V）和较高的部分态密度,同时Co原子的引入有利于优化NH3的解吸从而进一步提高催化剂的催化性能。