过氧化氢（H₂O₂）是一种环境友好型氧化剂,可单独以及与其它试剂(Fe²⁺和O₃)或紫外光等联合使用以净化污染水体。近年来,阴极电催化O₂还原反应可在污染水体内原位产生H₂O₂,因而引起较为广泛的关注。目前,炭黑是较为常见的电催化还原催化剂,然而碳材料催化剂成本高和电极稳定性差导致电催化产H₂O₂的工业化应用受到了限制。石墨材料具有电导率高、成本低且绿色无污染等优势,在大规模制备产H₂O₂的电极中具有广阔的应用前景,但是石墨材料的催化活性相对较低。因此,提高其电催化产H₂O₂的性能以及催化稳定性是其能否工业化应用的关键。鉴于此,本论文制备了一种含外部疏水层的硝酸改性石墨/聚四氟乙烯（PTFE）复合电极,以实现高效、稳定地产生H₂O₂。采用接触角、X射线光电子能谱、拉曼光谱、循环伏安法等方法对石墨/PTFE复合电极的表面物理化学性质以及电催化活性进行检测,阐明了硝酸改性提高石墨/PTFE复合阴极的催化活性机制。结果表明,2 mol L^-1 HNO₃改性后的石墨表面含有更多的缺陷位点与含氧/含氮基团,使其在电流密度为3 mA cm^-2的条件下,阴极H₂O₂的产量增加了3倍。此外,在石墨/PTFE复合电极表面引入疏水层可以进一步提高H₂O₂的产量,同时可以提高电极的稳定性。对于含外部疏水层的硝酸改性石墨/PTFE复合阴极而言,石墨与PTFE粘结剂的质量比（1:1-4:1）和溶液pH（3.0-9.0）对电催化产H₂O₂的影响不大,而电流密度(3.0-15 mA cm^-2)对电催化产H₂O₂具有显著影响。此外,我们利用氢气发生器自制氢气,利用氢气热处理后的石墨为催化剂,制备了含外部疏水层的石墨/PTFE复合电极,采用拉曼光谱、扫描电镜和循环伏安法等方法对石墨/PTFE复合电极的表面物理化学性质及其对ORR的电催化活性进行检测,阐明了氢气热处理提高石墨/PTFE复合阴极的H₂O₂产量的反应机理。实验结果表明,经H₂热处理的石墨表面拥有较多的缺陷部位,其峰值电位和电流响应均高于原始石墨。最佳操作条件为:热处理温度为750^oC,溶液pH为3,石墨与PTFE粘结剂质量比为2:1。实验结果表明,经过120 min电解,所制备的含外部疏水层H₂热处理石墨/PTFE复合阴极在电流密度为15 mA cm^-2时H₂O₂的产量高达410 mg L^-1,电流效率为66%。经过20次循环后,在电流密度为15 mA cm^-2时,H₂O₂的产量仅下降到330 mg L^-1。这表明含外部疏水层的阴极具有较高的稳定性。总之,本论文采用简单可行的改性方法,将廉价的石墨材料转化成可高效催化产H₂O₂的电催化剂。更重要的是,外部疏水层的引入增加了电极表面的疏水特性,进一步提高了电极在长期使用中的稳定性。因此,本论文的研究为提高电催化产H₂O₂提供了理论指导,为制备工业上可大规模生产具有高效产H₂O₂的气体扩散电极提供了技术指导。