化石燃料的大规模使用所产生的二氧化碳对全球气候构成潜在威胁。利用可再生能源将二氧化碳通过电化学还原的方法转化为具有高附加值的化学工业品可以实现二氧化碳的资源化利用,并实现碳的闭环循环。铜作为目前唯一一种能够将二氧化碳转化为碳氢化合物的金属,被广泛研究。然而铜在催化过程中容易失活,产物选择性较差,过电位过大,因此需要对铜进行改性从而解决这些方面的问题。本论文主要围绕设计具有良好催化性能的铜基催化剂展开工作,具体研究内容包括以下两个方面:（1）通过有机分子修饰催化剂电极表面及循环伏安法控制催化剂的形貌是调控催化剂性能的有效方法。因此在这里,我们首先通过水热法制备铜氧化物,然后在含聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA）的电解液中,将铜氧化物经负电位循环伏安法,制得有机分子修饰的铜基催化剂。根据循环不同圈数获得不同形貌及不同负载量有机分子修饰的铜基催化剂。所制备的催化剂中,在含PDDA溶液中100圈循环后的催化剂对甲酸表现出较高的催化活性。在流动电解池中,1 M KOH溶液作为电解液,-0.6 V vs.RHE的电位下产甲酸的法拉第效率高达71%,同时分电流密度达到114 m A/cm~2。我们通过扫描电镜（SEM）发现在PDDA的作用下铜氧化物在循环过程中被裂解成几十纳米的铜纳米粒子,无PDDA的作用则会导致铜形成纳米枝晶结构。结合X射线衍射分析我们发现,随着扫描圈数的增加催化剂本身的微应变先减小后增大,从而导致催化剂产物选择性先增加后减小。通过X射线光电子能谱分析随着循环圈数的增加使PDDA负载也在增加,进而影响催化性能。总之,通过对比对照组及目标材料的结构和性能关系,我们发现PDDA修饰的铜基催化剂同时通过有机分子修饰表面,铜纳米粒子形貌及微应变的改变等共同作用提高了催化剂对甲酸的选择性。本研究内容为有机物修饰铜基催化剂的研究以及催化剂形貌重构的研究提供思路。（2）目前过渡金属单原子催化剂电还原二氧化碳产物多为CO,而CH4则相对较少。在这里,我们通过简单的水热反应和乙酸酸洗策略,制备出了一种碳负载铜单原子催化剂,其电还原二氧化碳对甲烷具有较高的选择性。通过X射线衍射光谱（XRD）,透射电镜（TEM）,电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等表征手段证实了酸洗后铜单原子催化剂的形成。通过对比酸洗前的催化剂和不同酸洗程度的催化剂发现,酸洗后的催化剂对乙烯有了明显的抑制作用,同时对甲烷选择性有了明显的提高。特别是完全酸洗后的铜单原子催化剂在流动电解池中,在1 M KOH电解液中,在-1.0V vs.RHE下对甲烷的选择性高达57.3%,甲烷分电流密度超200 m A/cm~2。本工作开发出了一种新型的铜单原子制备方法,对甲烷具有良好选择性,为电还原二氧化碳产非CO催化剂的设计提供了新思路。