自工业革命以来,化石燃料的大量使用造成大气中CO2含量逐年增加,并引发一系列环境问题。近年来,CO2的减排和利用已成为全世界关注的热点和难点问题。电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）可利用间歇性清洁能源（例如太阳能、风能以及潮汐能等）为驱动力,在常温常压条件下实现CO2的定向转化。该反应具有反应条件温和、装置简单和选择性可控等优势,在环境和能源领域正得到越来越多的关注。高效电催化剂的开发是CO2RR面临的一个巨大挑战,而探明催化剂的作用机理是开发高效催化剂的前提。近年来,N掺杂碳包裹Ni（Ni@N-C）催化剂在CO2RR制备CO反应中表现出优异的催化性能。但该类催化剂活性中心的确定以及金属和碳层之间的相互作用机理尚不清晰,这大大限制了该类催化剂的开发与利用。针对该问题,本文围绕过渡金属/石墨烯基催化剂的开发及CO2RR展开研究。研究主要包括以下两部分:1.利用不同含N配体（L=4,4’-联吡啶（4,4’-bipy）和2,2’-联吡啶（2,2’-bipy））为“粘结剂”合成了Ni-L-GO前驱体,通过高温处理制备得到Ni@N-C/r GO（2,2’-bipy）、Ni@N-C/r GO（4,4’-bipy）和Ni@C/r GO催化剂。通过不同的表征手段研究了配体对催化剂结构的影响规律。通过电化学测试发现,Ni@N-C/r GO（4,4’-bipy）催化剂具有最佳的催化性能。在-0.97 V（vs.RHE）时,其电流密度可达20 m A cm-2,CO的法拉第效率高达88%,并且催化性能在10 h内未发现明显降低。通过毒化实验和酸处理证明催化剂的活性位点来源于N掺杂碳包裹层的N元素。通过密度泛函理论计算进一步研究发现,吡咯-N是吸附和活化CO2分子的最佳活性位点,而Ni3d电子转移到N-C骨架的π轨道,进而改善了N元素的电子结构,促进了*CO活性物种的脱附,从而提高了CO2RR活性。2.Ni离子与丁二酮肟（DMG）的配位反应是无机化学中定性和定量检测Ni离子的经典方法。受此反应启发,以Ni离子和DMG的配合物为前驱体对GO进行改性,通过高温处理得到r GO、N-C-r GO、Ni-r GO、Ni-N-C和Ni-N-C-r GO催化剂。分别研究了N-C、Ni和Ni-N-C对石墨烯的改性作用及不同催化剂的CO2RR性能。Ni-N-C-r GO表现出最佳的催化活性和选择性,在-0.87 V（vs.RHE）时,电流密度可达10 m A cm-2,CO法拉第效率为85%。同时,通过长时间的循环测试发现,该催化剂的催化性能在10 h内未发生明显衰减。因此,Ni-N-C-r GO是一类性能优异的CO2制CO的电催化剂。