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近年来,随着经济社会的快速发展,高效、稳定、绿色地处理水中的生物难降解有机污染物是水污染治理的关键。利用电化学反应原位产生芬顿试剂生成自由基等氧化物种的电芬顿技术,可以实现生物难降解有机污染物的高效脱除,逐渐成为研究的热点。与传统电芬顿技术相比,非均相电芬顿技术可有效地减少铁泥的产生,有助于催化剂的分离、回收和循环利用,提高处理效率,降低处理成本。铜基催化剂具有类似于铁基催化剂的性质,可以以均相铜离子、络合物或非均相固体催化剂等多种形式有效活化H2O2产生·OH氧化去除有机污染物,兼具廉价易得、制备简单、环境影响小等优点,且比铁基催化剂具有更广泛的应用范围。因此,本研究通过构建铜基电化学类芬顿体系,制备并研究不同价态的新型铜基类芬顿催化剂用于难降解有机污染物的氧化去除,探究铜基电极/材料在类芬顿反应过程中铜的迁移和转化机制,采用金属有机骨架化合物（MOFs）衍生方案、二维材料原位修饰策略以及旋流电解技术对催化剂组成结构进行调控,开发高效、稳定、廉价的铜基类芬顿催化剂,揭示材料表面的催化活性位点与反应机理,为铜基电化学类芬顿体系与材料的调控以及有机废水的深度净化提供理论支撑。主要研究成果如下:（1）首先通过密度泛函理论计算比较了Cu+和Cu2+的类芬顿活性,发现Cu+/H2O2过程的吉布斯自由能远小于Cu2+/H2O2过程,表明Cu+具有更好的H2O2活化性能。进而以理论计算结果为基础,利用铜阳极和活性炭纤维阴极构建了原位阳极诱导产生Cu+的电化学类芬顿体系。通过X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱定性研究了铜电极表面铜的存在形式,紫外可见光分光光度法（UV-vis）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）进一步定量检测了溶液中生成的Cu+。通过理论计算和实验手段联合探究了铜基电化学类芬顿过程中低价态铜的存在及铜的转化机理。再结合电子顺磁共振波谱和猝灭实验提出了阳极原位诱导产Cu+电化学类芬顿体系的反应机理,阴极表面原位产生的H2O2和Cu+发生类芬顿反应生成强氧化性的·OH实现有机物的高效去除。最后,系统考察了pH、施加电位以及气氛环境等操作条件对硝基苯去除的影响,当初始p H值为4.0,施加电压为0.65 V以及O2饱和气氛时,NB去除率约为80.80%。（2）采用MOFs前驱体热解策略,制备了氮掺杂多孔碳包覆零价铜复合材料（Cu/N-C）用于非均相电芬顿催化剂,通过两电子氧还原反应和类芬顿反应分别生成H2O2和·OH。通过材料的形貌结构表征和电化学表征,探究了催化剂结构、组成与氧还原性能以及污染物降解效能之间的构效关系。考察了Cu/N-C纳米催化剂对双酚A的电芬顿氧化降解,双酚A在35 min时基本完全去除,具有较大的p H应用范围,在p H 4.0～10.0条件下均表现出较好的活性;TOC去除率可达95.80%,可高效矿化双酚A。XPS能谱和旋转环盘技术（RRDE）表征结果表明含氮基团的引入和Cu/N-C催化剂的复合结构为氧还原反应提供了活性位点,促进了氧还原反应的发生,从而提高了氧化降解性能。进一步通过猝灭实验、电子顺磁共振波谱和气相-质谱联用技术揭示了Cu/N-C纳米材料电化学类芬顿体系反应机理和双酚A降解路径。（3）基于二维材料表面修饰的思路,制备了二维CuO纳米片/活性炭纤维复合电芬顿电极（Cu O NSs/ACF）。材料结构表征和电化学测试结果显示,活性炭纤维电极表面Cu O纳米片的原位自组装生长,调控了电极界面电子分布和表面润湿性,促进了电极表面的电子传递,提高了Cu O NSs/ACF复合电极氧还原性能,-0.5V时30 min可产生0.84 m M的H2O2。系统研究了Cu O NSs/ACF复合电极对双酚A降解的作用,30 min双酚A的降解率可达99.45%,TOC去除率达到74.04%;考察了p H和工作电压的影响,在p H 4.0～9.0较宽的范围内可以有效去除双酚A,-0.5 V处双酚A的降解率最高。通过猝灭实验和电子顺磁共振波谱,解析了体系中产生的自由基等活性物种,通过XPS分析了反应前后电极表面铜的价态变化,揭示了Cu O NSs/ACF复合电极高效电芬顿降解有机物的反应机理。（4）利用旋流电解技术从含铜废水中回收制备了铜硒复合材料,并将其用于非均相电芬顿催化剂。通过电化学表征系统研究并揭示了铜、硒的电沉积行为和铜硒的共沉积行为受扩散控制,为废水中有价金属的回收提供理论基础。旋流电解技术的强化传质作用不仅实现了铜和硒回收率的大幅提高（40 min铜和硒的回收率分别高达99.50%和98.30%）,也成功制备了纳米尺寸的富含一价铜的复合材料。进一步系统地研究了铜硒复合材料作为电化学类芬顿催化剂的电化学性能和对硝基苯的氧化降解性能,50 min硝基苯去除率可达90.00%。采用电子顺磁共振波谱和猝灭实验对体系中产生的自由基等活性物种分别进行了定性和定量分析,提出了体系有机物高效去除的反应机理。研究表明,复合材料中的Cu+与阴极原位产生的H2O2发生类芬顿反应,可以高效地生成·OH,大幅提升有机物的氧化去除效能。