苯环类有机原料被广泛用于工业生产,促进工业发展的同时也伴随着大量有机污染物进入水体,引发严重的水污染问题。针对有机污染物成分复杂、色度深、毒副作用高难降解的特点,科研工作者致力于开发快速、清洁、高效的污水处理技术。电芬顿（Electro-Fenton,EF）技术作为最有效的高级氧化技术之一,通过两电子氧还原（2e--ORR）电催化反应产生强氧化性羟基自由基（·OH）广泛用于有机污染物降解。近年来,研究表明杂原子掺杂碳材料可以强化水体中机污染物的氧化降解,然而目前对用于降解有机污染物的杂原子掺杂碳材料的调控机制缺乏深入的认识。本论文针对杂原子掺杂碳材料介导有机污染物氧化降解的关键科学问题,通过构筑低成本、高活性/选择性的杂原子掺杂碳基催化剂,深入探究其对有机污染物氧化降解的机理。并尝试将合成的杂原子掺杂碳材料与摩擦纳米发电机（Triboelectric nanogenerator,TENG）结合,将环境中的机械能转化为电能,用于驱动有机污染物的降解处理,优化环境治理技术、实现能源高效利用。此外,通过构筑杂原子掺杂材料分别用于EF、燃料电池阴极ORR以及超级电容器领域,实现其资源化利用,进一步拓宽了其受用范围。论文的研究结果不仅为杂原子掺杂碳材料的构建提供科学依据,而且对其在治废去污和环境修复中的应用具有重要的指导意义。本论文主要内容包括以下几个方面:（1）以金钟根生物质前驱体,双功能盐（EDTA-2Na K和Na H2PO2·H2O）作为致孔剂和杂原子掺杂剂,借助双功能盐策略,合成N、P共掺杂多孔碳（MEP-X）,用于EF降解污染物体系。所合成MEP-2杂原子掺杂碳材料具有较高比表面积,合适孔尺寸以及高活性N、P功能化基团,作为EF阴极材料促进O2还原生成H2O2,从而实现甲基黄（MY）和混合染料（Rh B、MG、MO和MB）的高效降解,降解率分别达到98.4%（60min）和98.6%（150 min）,并具有良好重复使用性。（2）以杨絮为生物质前驱体,EDTA-2Na Zn和C6H12N4为双活化剂,通过吸附-热解策略制备了N、S共掺杂多孔碳材料（NSC-x）,增加碳材料的活性位点并调控其孔结构。所合成NSC-5功能碳材料具有高的比表面积,多级孔结构和较高的杂原子含量。将NSC-5用于EF体系降解混合染料（MB、MO和MG）,在68 min内,其降解率高达98.3%。通过资源化处理将废弃生物质转化成具有较高附加值的功能碳材料,其构效关系表明活性硫（C-S-C和C-S）含量和降解效率呈现正相关,通过调节活性硫的含量可提高该功能碳材料的催化活性和选择性。（3）以六氯环三磷腈（HCCP）和双酚硫（BPS）为碳前驱体和N、P、S源,通过一步聚合反应,成功制备了N、P、S共掺杂多孔碳材料（NPS-x）,并将其应用于EF降解污染物体系、燃料电池阴极ORR和超级电容器领域。所合成NPS-800功能碳材料具有高的比表面积、丰富的纳米孔和高活性N、P、S功能化基团,将其用于酸性EF降解体系,可使通入的O2发生2e--ORR生成高氧化性H2O2,降解混合染料（MB、MO、MG和Rh B）,在150 min内降解率达到98.0%;NPS-800在碱性介质中可通过4e--ORR路径将O2高效还原成H2O,表现出了高的ORR催化活性。此外,在酸性和碱性介质下,NPS-800均展示出优异的电容性能。所合成功能碳材料具有电催化和储能方面多功能特性。（4）为进一步发挥杂原子掺杂碳材料的优势,同时克服传统EF对于化石燃料供能的依赖,我们使用TENG作为绿色可持续的供能装置,上述功能化碳材料作为阴极催化剂,构筑自驱动电芬顿降解体系。利用3D打印技术整合热塑性弹性体（TPE）和聚乳酸（PLA）的优点设计了兼具柔性和强机械性的滚动结构的摩擦纳米发电机（RRC-TENG）,通过聚四氟乙烯薄膜和铝箔之间的接触分离模式来收集圆周运动的机械能,减小摩擦层的磨损和降低使用过程中的产热。当外界负载为1 MΩ时,其最大瞬时短路电流达到285μA,开路电压为500 V,转移的电荷量为1.32μC,功率密度为3.0 W m-2。本论文将设计的RRC-TENG和上述所制备的一系列杂原子掺杂碳基催化剂结合,构建自驱动EF体系,对各类废水均取得了较好的降解效果。此部分研究通过资源整合,优化环境治理技术,为自驱动处理有机污染物提供了可行方案。综上,本论文借助双功能盐、吸附-热解-掺杂以及原位掺杂等策略构筑了一系列杂原子掺杂碳材料,通过2e--ORR构建阴极EF降解体系,利用RRC-TENG供能,构建自驱动降解有机污染物体系,取得了良好性能。本论文通过电极材料改性和自驱动供能装置的研究工作为自驱动降解体系的应用提供了一定的实验依据。