近年来,大量化石能源消耗导致全球CO2浓度剧增加,引发严重的“温室效应”。为应对全球气候变暖和海平面上升等一系列环境问题,研究学者致力于通过生物质固碳、光催化还原、热催化还原、电化学还原等技术来实现CO2的减排和转化利用。其中,电化学还原技术因其具有反应条件温和、转化效率高等优势成为研究热点,还可以利用不稳定的能源（如风能、太阳能、潮汐能等）实现CO2电化学还原制备具有高附加值的化学产物（如甲酸、一氧化碳等）,是一种有效的CO2减排和储能方式。当前,电化学还原CO2所面临的主要问题有产物选择性不高、副反应严重、电流密度小、电极寿命低等,这限制了电化学还原CO2的发展和应用。为了改善电化学还原CO2的性能,本文从催化剂与电极、反应器、反应系统三个方面进行优化和研究。首先,以碳布为基底采用水热自生长方法制备Sn O2纳米片催化剂,并通过表面改性使电极具有疏水性,增加三相反应界面,提高电化学还原CO2性能;其次设计了无膜单通道流动式反应器,与传统H-型反应器对比了电化学还原CO2性能,随后研究了电解液浓度、p H、流量以及气体流量的影响,同时观测分析了其中的气液两相流动;最后,制备了Cu O纳米片阳极,以此代替传统的Pt阳极,提出阳极氧化甲醇及阴极还原CO2同时产甲酸的CO2RR+MOR系统,并与传统CO2RR+OER系统进行性能对比。本文得出的主要结论如下:（1）水热2次制备的电极其电化学还原CO2的甲酸法拉第效率为62.46%,电流密度为26.87 m A cm-2。采用化学液相沉积表面改性之后的Sn O2/CC-HB电极在-1.8 V（vs.Ag/Ag Cl）电解电位下,甲酸的法拉第效率为77.2±1.9%,比未改性的Sn O2/CC-HL电极的提高14.7%,这是因为电极的疏水表面增加了电极-溶液-CO2气体的三相反应界面。经过12小时的电解测试,Sn O2/CC-HB电极仍可维持72.6%的甲酸法拉第效率,且电极仍具有一定的疏水性。（2）采用无膜单通道流动式反应器在-1.8 V（vs.Ag/Ag Cl）电位下进行电化学还原CO2,其电流密度和甲酸的法拉第效率分别40.03 m A cm-2和84.23%,比传统H-型反应器性能分别提高44.26%和9.15%。在0.5 M CO2饱和KHCO3溶液中（p H=7.3）,当电解液流量为0.5 m L/min、气体流量为25 SCCM时,得到最优的电化学还原CO2性能。（3）采用一步氧化法制备的CuO/CF电极氧化甲醇的甲酸法拉第效率在电位0.4 V（vs.Ag/Ag Cl）时达到72.7%,经过18 h长时间测试,其催化剂形貌变化不明显,同时法拉第效率仍保持在67.2%。随后将CO2RR+MOR系统和CO2RR+OER系统在阴极电位-1.8 V（vs.Ag/Ag Cl）下的电化学性能进行对比,结果表明,与传统的CO2RR+OER系统相比,CO2RR+MOR系统的甲酸产量提高了32.7%;同时CO2RR+MOR系统的阴阳之间的电位降低了32.6%。