电化学还原CO2反应（CO2RR）将碳捕获、储存与可再生能源（风能、水能、太阳能等）有效结合起来,当前全球碳中和大背景下将CO2转化为高附加值的化工原料研究愈来愈受到关注与重视。尽管近十年CO2电还原研究进展迅速,但反应机理和选择性机制尚不明晰,限制其进一步的工业化进展。铜作为唯一能深度还原CO2成碳氢化合物的催化剂,产物多且选择性相对较差,需少量p区硫或硒元素作为修饰剂,使CO2电还原反应的选择性向甲酸盐转变,并能有效抑制析氢反应（HER）。本文制备了系列硫族元素（S,Se,Te）掺杂的Cu催化剂,对其形貌特征和电化学性能进行研究,探究不同电负性硫族元素对CO2电催化还原反应的影响。首先通过水热法和溶剂热法两种合成方法制备了Cu纳米粒子催化剂和硫族元素掺杂Cu纳米粒子催化剂,发现催化剂的最佳合成温度为75 ℃,硫族元素掺杂Cu催化剂的最佳比例Cu:X（w%,X=S,Se,Te）为1.5:1.5。对催化剂的形貌、晶型和元素比例进行了表征。其中扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析发现掺杂的催化剂具有多孔结构,形貌有正六边形、正八面体、雪花晶体状和花簇状结构等。X射线衍射（XRD）分析表明合成的催化剂为多晶结构,存在低指数晶面（111）和高指数晶面（220）等。扫描电镜能谱（SEM-EDS）分析表明最优催化剂中铜和掺杂元素的原子比例约为7:3,具备比表面积较大的花簇状或晶体枝状结构。对催化剂的电化学性能进行了分析,包括交流阻抗（EIS）、电化学活性面积（ECSA）、线性伏安扫描（LSV）等。其中电化学交流阻抗测试中S、Se、Te掺杂Cu催化剂与Cu催化剂的阻抗依次增大（CuS＞CuSe＞CuTe＞Cu）,表明电荷传递能力随着掺杂元素的电负性下降而降低;双电层电容值随着掺杂原子的电负性的升高而降低（CuS＞CuSe＞CuTe＞Cu）,表明催化剂活性表面积随着硫族元素电负性的升高而增大。线性伏安扫描分析发现随着掺杂元素的电负性升高,还原反应的起始电位变小,电流密度变大（CuS＞CuSe＞CuTe＞Cu）,催化活性提升。进一步利用高效液相色谱对S/Se/Te掺杂Cu纳米粒子电极与Cu纳米粒子电极电还原CO2的产物与电位分布分析,发现主要还原产物为甲酸,且在-1.4 V（vs Ag/AgCl）时催化剂的电流效率最高;同一催化剂合成条件不同的产物高效液相分析结果与电化学测试结果一致,即电流效率与密度最高的催化剂其电化学性能（ECSA、LSV、EIS）也最优,且硫族掺杂Cu催化剂的催化性能均优于纯Cu催化剂。硫族元素随着电负性的下降,CO2电还原能力逐渐降低。最后基于实验结果和文献报道对硫族元素掺杂的Cu基催化剂机理进行了分析,具有较大电负性的硫族元素引入Cu催化剂加速了水的活化,利于H2O中OH键的断裂,在Cu表面形成Xδ--H物种,并作为亲核剂利于CO2的界面吸附,在金属形成弱吸附的HCOO*关键中间体,进一步脱附成甲酸,提高对于甲酸的选择性。而纯Cu纳米粒子电极还原生成甲酸的选择性较差。本论文共有51幅图,7张表,136篇参考文献