基于阴极两电子ORR原位电生H2O2的电化学高级氧化水处理技术可将各类有机污染物完全降解,高效电催化ORR产H2O2的催化剂是该技术的关键。碳基材料原料丰富、无毒、结构易控,是电化学水处理技术在线电生H2O2的理想电极材料。但是,受材料制备技术的限制,当前所研究的一些对ORR电生H2O2有高催化活性和选择性的碳基催化剂,目前仍无法大规模制备,且价格昂贵,高效碳基催化剂的低成本规模化制备是今后研究的重点。此外,以廉价易得的碳源通过适当的结构调控和设计制备新型碳材料也是获得高性能碳基催化剂的重要途径和研究方向。石油沥青是石油炼制中的副产物,含有大量稠环芳烃组分,碳化收率高,是制备碳材料的理想原料。本文旨在为基于电生H2O2的电化学高级氧化水处理技术提供一种低成本高效的新型碳阴极材料,为电催化ORR产H2O2碳基催化剂设计提供理论依据,为重质油高附加值利用建立一条新途径。本文以硬质石油沥青为碳源,分别制备了石油沥青基碳纳米片、氧化的石油沥青基碳纳米片、氮掺杂的石油沥青基碳纳米片、氮氧掺杂的石油沥青基碳纳米片。对催化剂的物化结构组成进行系统表征分析,研究催化剂电生H2O2及污染物降解性能,具体研究内容与结论如下:（1）以石油硬质沥青为碳源,与KCl/Ca Cl2二元熔盐共混煅烧制备石油沥青基碳纳米片MSC,之后用O3进行氧化处理,得到氧化的石油沥青基碳纳米片OMSC。研究结果表明,熔盐法制备片层结构石油沥青基碳纳米片与O3氧化耦合,清洁高效,大幅缩短氧化时间,含氧官能团特别是羧基对两电子ORR有促进作用。同时该催化剂有着良好的稳定性,应用在E-peroxone降解草酸时,2 h TOC去除率可达96%。（2）系统探究了球磨条件对石油沥青基碳纳米片电生H2O2性能的影响,包括球磨时间以及煅烧温度。通过调控球磨时间与煅烧温度制备出的石油沥青基碳纳米片电生H2O2选择性最高可以达到84.48%,其活性以及选择性均大于购买的Printex L6、卡博特BP 2000、Vulcan XC 72R和科琴黑四种型号的炭黑。（3）以一步球磨法制备了氮氧共掺杂的石油沥青基碳纳米片。制备的氮氧共掺杂石油沥青基碳纳米片有着良好的电生H2O2活性以及选择性,选择性最高可达88%。将该催化剂应用到E-peroxone降解亚甲基蓝,2 h TOC去除率可达到90.2%。通过系列表征证明了球磨气氛会影响最终制备的材料中氮的含量和种类,氮和氧的共掺杂可以有效提高两电子ORR选择性和活性。