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可再生能源驱动CO2电还原技术为稳定大气中CO2浓度、实现可再生能源的转化与存储以及合成高附加值的燃料小分子提供了极具潜力的解决方案。在电还原CO2系统中,合适的电催化剂对于降低CO2转化反应的过电位,提高产物选择性及生成速率具有重大意义。在各种金属电催化剂中,Cu因为具有将CO2还原为CO、小分子有机酸类、醇类、烃类等高附加值的产物而备受关注,但同时也存在析氢过电位较低、产物多样且难分离、稳定性较差易失活等问题。将无毒、廉价且具有较高析氢过电位的金属Sn修饰在Cu表面能够极大程度抑制析氢副反应的发生,从而高选择性生成CO。目前这类铜锡双金属材料主要以粉末催化剂形式存在或基于平板Cu电沉积Sn合成,有限的电催化反应界面限制了电流密度及CO生成速率的提高,是其工业化面临的主要障碍之一。本文利用泡沫镍的三维网状骨架作模板原位电沉积Cu,经简单的煅烧电还原处理即可得到Cu纳米线阵列;然后利用化学镀法实现Sn的简单附着;最后近锡熔点煅烧电还原处理实现Sn颗粒再分布与粒径平均,由此得到三维铜锡双金属(简称aSaCN)电极。形貌、组成和表面结构分析结果表明,aSaCN具有“三维网状骨架+原位生长的复合纳米线”的二级结构,其中复合纳米线由Cu纳米线核层、Cu-Sn合金相中间层、均匀薄层的Sn纳米颗粒壳层组成。在-0.5 VvsRHE电位条件下,三维铜锡双金属实现了 90%的CO电流效率且总电流密度达12.8 mAcm-2(文献值的2～25倍),CO生成速率达2.162 mol h-1 m-2(文献值的8～40倍)的效果。通过考察不同镀锡时间和不同煅烧温度对aSaCN电还原CO2的性能的影响,得到最优的制备条件:镀锡时间10 s,煅烧温度200 ℃。优化后的aSaCN具有潜在的抗电位波动的特性和较好的稳定性。通过对比制备过程中的三种关键材料的表征及电还原CO2性能测试,探索产物选择性改变的原因,结果表明,二级结构对于电流密度的提升作用显著而且几乎不受纳米线表面组成影响;Sn在Cu表面的分布状态、Sn粒径等对电还原CO2的产物分布影响巨大。对比几种铜锡材料电还原CO2性能的差异分析得到,载体中的Ni对于CO2电还原活性无贡献,泡沫镍仅用作机械性能良好的三维网状骨架模板为构筑大比表面积的二级结构提供支撑。双电层电容测试结果验证提升的电流密度来自二级结构引起的电化学活性表面积的增大。两次煅烧处理对于aSaCN性能的而提升是明显的。利用廉价且资源丰富的非贵金属Cu与Sn通过简单易于规模化的方法制备三维复合纳米线阵列用以电还原CO2,实现了较低过电位下,高电流密度高CO选择性和生成速率的效果。提出了一种通过近熔点煅烧处理改善低熔点金属分散状态的新方法。