水质消毒是给排水领域和环境科学领域的重要研究对象,随着疫情蔓延加重了民众对水质安全的重视、开发新型的消毒技术成为新趋势,基于电生活性物质的电化学消毒作为一种绿色清洁无二次污染、条件温和易于操控、多功能集于一身的新型消毒技术,具有一定的发展潜力和应用前景。电化学消毒体系中常存在电场的直接消毒、电产活性氧物质间接消毒等多种作用,尤其是以H2O2为代表的活性氧物质产物绿色清洁、避免了运输储存的风险和复杂的蒽醌法制备工艺,得到了广泛关注。而在电化学二电子氧还原（ORR）合成H2O2的过程中,阴极电化学/选择性低、前驱体氧传质等科学问题,导致阴极电合成H2O2的浓度偏低。为了解决该问题,本研究设计了杂原子掺杂的多孔生物炭阴极提高二电子ORR的反应活性/选择性,辅以浮岛式供氧方式的设计,以空气的氧源补充溶氧的不足,实现前驱体氧传质的强化,最终二者协同作用,提高电合成活性物质的积累量。本研究利用废弃的多孔生物质为前驱体多孔生物质,磷酸预处理后通过高温热解的手段获得不同浸渍时间、浸渍比例和三种温度梯度的杂原子磷掺杂生物炭阴极。扫描电镜（SEM）结果显示,制备的生物炭阴极保存了原始生物质复杂的层状孔道结构和明显的表面凸起;比表面积（BET）、孔径分布结果显示,制备的磷掺杂生物炭阴极相较于修饰前,比表面积提升近20%,具有更多的微/介孔复合结构;X射线光电子能谱（XPS）结果显示修饰后的阴极引入了更多的含氧官能团如C=O、C-O-C。电阻测试值表面,含氧官能团的引入有利于提高制备极板导电性和电催化活性;循环伏安（CV）法和线性扫描伏安（LSV）法结果显示,制备的生物炭材料具有良好的氧气利用能力,有利于氧还原反应的发生。结合表征手段与H2O2积累量,得到了最佳的运行条件,即在生物炭烧结温度为700℃、浸渍时间为5小时、浸渍比例为3:0.1。使用浮岛式供氧方式取代了传统的浸没式,得到了更高的H2O2积累量。在30分钟内,提升近25%,具有更好的氧气利用效果。以空气中的氧气作为氧气来源,结合有利于氧气分子吸附的疏水性,使氧传质效率具有较好的效果;电力驱动下和匀速搅拌,使得吸附的氧气泡得以铺展,避免气泡聚集。将修饰得到的磷掺杂生物炭阴极搭载到以浮岛式作为供氧方式的电化学反应器中,具有良好的灭活大肠杆菌的效果,反应器运行40分钟,可实现99.99%的灭活率。本研究制备的杂原子磷掺杂的生物炭阴极对二电子氧还原合成H2O2具有良好的电化学活性,辅以浮岛式供氧设计强化了二电子氧还原的氧传质过程,最终强化了H2O2的电化学合成。将该电化学体系应用于大肠杆菌的灭活,灭活效率显著,具备经济可行性及应用前景。