近年来,电芬顿法作为重要的电化学高级催化氧化技术之一,在处理水中难降解有机污染物方面引起了诸多关注。电芬顿的基本反应原理是溶解氧在合适的阴极材料表面通过两电子氧还原反应（ORR）产生过氧化氢（H₂O₂）,该方法可作为一种非常有前途的环境修复方法。电芬顿的降解效率主要取决于H₂O₂的电生能力,而氧还原反应（ORR）的动力学很大程度上依赖于电极材料。综合目前电极材料开发的发展态势,我们认为开发成本低廉、绿色清洁的双电子（2e^-）氧还原途径的电催化材料,用于原位电化学合成H₂O₂高效的处理难降解有机废水具有极其重要的意义。目前,碳基材料在环境应用领域,特别是取代贵金属电催化转化方面,已经确立了领先地位。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的二维碳纳米材料,该材料已经被证明是一种高效的无金属ORR催化剂,所以石墨烯在电芬顿水处理工艺中的应用也逐渐被考虑。由于电催化氧还原反应动力学缓慢,用于电芬顿工艺的电催化剂还有待开发。因此,通过对电催化材料的组成和表面官能团的设计,强化目标污染物与电极之间的相互作用、改善传质过程和适当增加电催化剂的缺陷作为活性位点来提高2e^-还原的选择性,从而达到高效的H₂O₂产生性能,是非常值得研究和发展的。本课题针对此问题合成了氮掺杂石墨烯（N-graphene）无金属电催化剂,并且制备了氮掺杂石墨烯改性石墨毡（N-graphene-GF）阴极材料。利用扫描电镜（SEM）、拉曼光谱（Raman）、X射线电子能谱仪（XPS）、氮气脱附-吸附（BET）等方法对合成材料进行表征。此外,利用电子自旋共振（ESR）技术捕获水体中自由基,研究过程中我们发现在对原位产生的H₂O₂活化成?OH的过程中,N-graphene改性石墨毡比graphene更有利于H₂O₂向?OH的转化。我们将N-graphene-GF应用于电芬顿体系,对药物废水非那西汀（phenacetin）的分解和矿化进行了研究,考察了H₂O₂的产量和自由基的生成量。结果表明N-graphene-GF用于选择双电子氧还原反应产生H₂O₂具有良好的性能,水体中污染物的降解率在两个小时内即可达到98%,COD去除率也接近90%,TOC的去除率达76.7%,该材料在电芬顿体系中对污染物的降解和矿化有着卓越的表现。