3D打印作为一种革命性的增材制造技术,随着其不断的发展对催化领域也产生了影响。目前,该技术广泛地与一些相关的催化反应和工艺相结合,来制备化学反应器件和开发催化剂。因此,3D打印技术为催化领域提供了多样性的选择并为更广泛的催化应用提供了可能。本论文制备了一种聚离子液体衍生的3D打印掺杂自支撑碳电极,并通过它来还原二氧化碳生产合成气。首先,利用SLA技术将由聚离子液体制备的3D打印油墨光固化成三维碳前体;之后,对三维碳前体进行后处理,并分别引入了不同电负性的B、N杂原子、具有较大的原子尺寸、价键和出色供电子能力的P原子以及具有独特Fe-N4活性中心和较低电催化反应能垒的酞菁铁（Fe Pc）;最后,通过碳化处理得到了一系列具有良好催化性能和稳定性的3D打印自支撑碳电极,具体研究内容如下:第I部分B、N共掺杂自支撑3D碳电极制备及其生成合成气应用当具有不同电负性的B和N原子被同时引入碳材料中时,其电荷转移效率和催化活性将得到显著提高。因此,本文首先将以四苯硼钠为活性物种,聚离子液体衍生的3D碳构架为活性载体,同时也承担着一定的活性功能。制备出了聚离子液体衍生的B、N共掺杂3D打印自支撑碳电极。此外,通过探究热处理条件、掺杂含量对法拉第效率（FE）和部分电流密度的影响,确定最佳条件为800℃,四苯硼钠的掺杂量为40 g L-1。在最佳样品上制备的合成气FECO=72.4%,FEH2=27.6%,将上述催化剂用于电催化合成气生产,通过调节还原电位,可将合成气的H2/CO比值从2.66调至0.37。第II部分B、P、N掺杂自支撑3D碳电极制备及其生成合成气应用P具有较大的原子尺寸、价键和出色的供电子能力,也是与B,N共掺杂碳耦合的良好选择。因此,本部分用四苯基硼四苯基磷替代四苯硼钠,制备B、P、N三掺杂的自支撑3D碳电极。并研究在不同热处理温度及不同四苯基硼四苯基磷含量掺杂下得到的3D碳电极电解CO2制备合成气时的催化表现。结果确定最佳温度条件为1050℃,四苯基硼四苯基磷(C40H48BP)的掺杂量为60 g L-1。在最佳样品上制备的合成气FECO=75.6%,FEH2=24.4%,将上述催化剂用于电催化合成气生产,通过调节还原电位,可将合成气的H2/CO比值从3.5调至0.3。第III部分Fe酞菁修饰自支撑3D碳电极制备及其生成合成气应用酞菁铁（Fe Pc）分子催化剂具有独特的Fe-N4活性中心和较低的电催化反应能垒。因此,本部分将Fe酞菁作为活性物种引入到聚离子液体衍生的3D碳材料中,制备出了Fe酞菁掺杂的自支撑3D碳电极。通过探究热处理温度、掺杂比例对法拉第效率（FE）和部分电流密度的影响,确定最佳条件为900℃,酞菁铁的掺杂量为2 g L-1。在最佳样品上制备的合成气FECO=68.1%,FEH2=31.9%,将上述3D碳材料用于电催化合成气生产,通过调节还原电位,可将合成气的H2/CO比值从3.4调至0.46。