工业化快速发展给人类带来福祉的同时,也因大量有机物排入水体而导致环境的严重污染。研究者们一直在对有机污染物的高效降解进行探索和改进,随着污水处理技术的不断发展,高级氧化技术因能产生大量羟基自由基（·OH）高效去除有机物而备受关注。大部分高级氧化技术存在处理工艺复杂、操作难度大、降解效果不太理想等问题。电Fenton技术在有机污染物处理上具有高效、清洁的独特优势而被广泛采用,然而还需要通过改进电极材料来进一步提高其实际应用中处理有机废水的降解能力。另外,由于电Fenton反应需要持续性的电能供应而存在能耗过大的问题。这些因素使得电Fenton氧化技术在工业化推广应用过程中仍受到束缚。电Fenton反应过程中,通常要求阴极材料具备对有机污染物的吸附聚集、与O2接触充分且传质效率高、对溶解氧的高效催化并生成大量H2O2等特性。因此阴极材料的选择对整个电Fenton反应的进行至关重要,碳材料制备的催化电极通常具有丰富的孔结构和良好的亲水性,有利于提升比表面积而促进离子和电子传输,并且具有毒性低、导电性强、稳定性好、催化性能高等优势而有望成为取代铂等贵金属电极的最佳方案,并且碳材料取材广泛、储备量大、价格低廉、制备简单,非常适合批量化推广应用。另外,摩擦纳米发电机（TENG）作为能量收集技术领域里程碑式发明,为替代电池和传统电源提供了完美的电能解决方案,可为驱动电Fenton反应提供电能。然而传统的加工制造方法限制了TENG器件的自由化设计制作,亟需新型制造技术解决这一问题。基于此,本课题重点探究制备具有较高催化活性的碳材料（三聚氰胺海绵碳、生物质碳）用于阴极电Fenton反应氧化降解有机污染物,同时引入3D打印技术探索构建具有高性能、低成本、快速成型的个性化TENG能量收集器件,用于构建基于TENG的自驱动阴极电Fenton有机污染降解体系,并且开展以下研究工作:（1）三聚氰胺海绵为前驱体制备氮掺杂碳材料作为电Fenton阴极催化材料,创新性地引入数字化3D打印技术构建高性能、个性化、低成本的TENG器件,并与阴极电Fenton技术深度结合构建了自驱动的电Fenton电化学降解体系,对难降解的偶氮类有机污染物4-二甲基氨基偶氮苯(DAB,10 mg L-1)实现在100 min内98%的降解效率。此外,该工作中还成功构建了自驱动电化学氧化聚合苯胺体系和自驱动合成氨体系,为自驱动电化学领域的应用提供创新性思路。（2）以艾草为前驱体,MgO和ZnCl2为致孔剂,制备了一系列氮掺杂生物质碳材料,最优的生物质碳材料比表面积高达1302 m~2 g-1,并用于构建阴极电Fenton法降解亚甲蓝有机污染物体系,同时利用3D打印技术实现柔性材料TPE的自由加工制作,并设计制作了一种柔性波浪状摩擦纳米发电机,可实现负载1 MΩ时提供6.1 W m-2的电能供应,为电Fenton反应的进行提供持续性电能供应。在58 min内实现对MB溶液98.10%的高效率降解。此外,通过构效关系分析发现,含氧官能团含量与MB的降解效率正相关。（3）以梧桐树皮为前驱体,NH4HCO3和ZnCl2为致孔剂制备了一系列具可调催化活性的氮掺杂生物质碳材料,NH4HCO3作为一种动态气体模板,在热解过程中分解成NH3、CO2、H2O等小分子,进而形成大量孔结构,有利于提升催化性能。最优的碳材料具有比表面积大、氮和氧的掺杂含量高、亲水性好等优势。设计制作的柔性多层TENG可实现负载1 MΩ时提供5.07 W·m-2的电能供应,构建的自驱动降解橙黄IV体系实现1 h内96.0%的降解效率,自驱动降解结晶紫体系1 h内95.4%的降解效率。通过构效关系分析发现,碳催化材料中-C-O-C官能团的含量与对应的降解效率正相关。该研究为制备催化活性可调节的氮掺杂多孔碳材料提供了指导。综上所述,本课题实现将阴极电Fenton氧化技术、N掺杂多孔碳材料制备技术、数字化3D打印技术、摩擦纳米发电机能量收集技术深度整合并应用于电化学催化降解有机污染物,同时完善了阴极材料和电Fenton反应能量供应方面存在的一些不足之处,不仅为有机污染物有效降解提供了创新性思路,同时也为自驱动电化学系统的推广应用提供技术指引。