人类社会的发展面临诸多挑战,其中最为严峻的是气候变化,这需要各国政府通力合作,制定可持续发展的策略来解决能源危机同时降低大气中CO₂的浓度。通过化学方法固定并利用CO₂,是解决这一问题的核心方案,既可以降低大气中CO₂的浓度,又能将其转化为具有附加价值的产品。在诸多化学转化CO₂的方法中,电还原CO₂是最具有前景的方案之一。电还原CO₂可在常温常压下进行,并且具有较高价值的还原产物,例如甲烷、甲酸、甲醇、乙烯、乙醇等常见的工业原料和燃料。但是目前电还原CO₂催化剂仍存在一些问题,例如催化活性低、成本高、只适用于单一体系催化等。本论文为解决上述问题,设计并制备了两种杂原子掺杂的一维纳米结构催化剂,并将其用于水溶液与有机溶液体系中电还原CO₂,获得科研成果如下:1、选取一维中空结构的碳纳米管为内核基底,在其表面修饰一层N、S共掺杂的多孔碳层,再经900 ^oC高温碳化,制备出非金属碳基催化剂MCNT/NS900。该催化剂具有较高的比表面积,可以提供丰富的活性位点,同时有利于将CO₂分子吸附在催化剂表面,形成CO₂相对丰富的局部环境,有利于催化效率的提高。通过XPS等手段,分析了N、S元素掺杂对提高催化剂性能的影响,同时也讨论了不同温度及元素含量对催化剂性能影响。通过对比实验发现,MCNT/NS900含有最多的活性位点,同时具有较低的起始电位（-0.4 V vs.RHE）,且MCNT/NS900可在-0.7 V vs.RHE电位下,获得法拉第效率为76%的CO。2、目前报道的CO₂电化学还原催化剂,大部分适用于水溶液体系,少部分应用于有机体系,但可以同时应用于两种体系的催化剂,目前尚未有报道。本论文中,以AgNWs为内核基底,在其外表面修饰一层约25 nm厚的含N多孔碳层,再使用700 ^oC高温进行烧结,制备出AgNWs/NC700催化剂。通过对比实验以及DFT理论计算,确定了AgNWs是催化剂的主要活性位点,同时含N的多孔碳层包覆增加了催化剂的比表面积,也提高了CO₂的吸附能力,在AgNWs周围形成富含CO₂的环境,可以大幅提高其电还原CO₂的催化活性。进一步将不同碳化温度与XPS表征结合起来,分析了多孔碳层的氮元素含量及价态,发现在700 ^oC时碳层中的氮元素含量最多且主要以吡啶氮形式存在。将制备的一系列催化剂均应用于CO₂电化学固定,发现AgNWs/NC700在水系电解液和有机系电解液中,均具有良好的催化性能。其中在0.1 mol L^-1的KHCO₃溶液中,电催化还原CO₂可获得法拉第效率高达96%的CO,同时在MeCN溶液中分别电催化CO₂羧化和环化反应,可以获得产率为95%的布洛芬和产率为92%的碳酸丙烯酯。