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电化学技术是一类重要的水处理技术,具有反应速度快、反应条件温和以及设备费用低等优点。电极材料是电化学反应的核心。然而,目前多数电极材料存在活性不高或者能耗、成本较高的问题,制约着电化学水处理技术的发展,因而亟待开发效率较高的新型电极材料。掺杂金刚石膜电极,作为一种非金属电极材料,显示出优异的电化学特性：宽电势窗口、低背景电流、良好的机械稳定性和化学稳定性,成为一种非常有发展前景的理想电极材料。掺杂的化学组分不同,掺杂金刚石膜电极表现出的电化学特性不同。研究表明掺硼金刚石(BDD)作为电极材料应用于水处理表现出良好的电催化氧化性能,掺氮金刚石(NDD)膜电极在该领域的研究较少,然而NDD膜电极具有较高的析氢过电位,表现出潜在的电催化还原性能,可能是理想的阴极材料。本文利用微波等离子体化学气相沉积法成功制备了NDD和BDD膜电极,并对比了NDD和BDD膜电极的电催化氧化和电催化还原性能,重点研究了NDD膜电极对水环境中优先控制污染物的电催化还原能力,主要研究内容和成果如下：(1)利用微波等离子体化学气相沉积设备,以甲烷为碳源,分别以N2和B2H6为氮掺杂剂和硼掺杂剂,在金属钛基底上制备了NDD和BDD膜电极。SEM, Raman, XRD表征结果显示NDD膜和BDD膜分布均匀、连续,金刚石特征峰明显,膜的质量较好。另外,NDD膜的NlsXPS谱图表明氮原子掺入了金刚石晶格中,且氮的含量达1.96%。(2)以BDD和NDD膜电极分别作为工作阳极和工作阴极,以2-氯酚为目标污染物,分别考察和对比了BDD和NDD膜电极的电催化氧化和还原性能。结果表明,BDD膜电极具有更优异的电催化氧化性能,而NDD膜电极显示出更优异的电催化还原性能。(3)为进一步探究NDD膜电极处理有机污染物的电催化还原能力,实验以硝基苯为目标污染物,NDD膜电极作为工作阴极,考察了工作电位、电解质浓度和pH对硝基苯去除率和苯胺生成率的影响。实验结果表明NDD膜电极对硝基苯的还原和苯胺的转化具有优异的催化活性。硝基苯去除率和苯胺生成率在优化的实验条件下可达96.5%和88.4%,分别是石墨电极的1.13倍和3.38倍。硝基苯去除和苯胺生成的库仑效率是石墨电极的4.70和16.6倍。LC-MS表明NDD膜电极表面硝基苯的主要还原路径为硝基苯→羟基苯胺→亚硝基苯→苯胺。NDD膜电极是一种非常有发展前景的电极材料,有望应用于与电催化还原相关的电化学降解、转化、合成和检测等领域。