自然界中的氮循环是最基本的物质循环之一,传统燃料的燃烧和氮素肥的普及,导致大量氮-氧化物（NOX）释放到大气中,氮循环系统已严重失衡。NOX极易被水和碱性吸收,主要形成NO3-水溶液。长期摄入含有NO3-污染的地下水是高血压和蓝婴症等疾病的主要诱因。但NO3-在水溶液中性质稳定,所以降解NO3--N是亟待解决的难题。电化学还原技术具有方便快捷,无二次污染,投资成本较低等优点,在化学工程中被较广泛地研究。通过电解过程将水中的NO3--N还原为环境友好的N2-N,是实现硝酸盐污水处理的有效方法。因此寻找可以高效催化还原NO3-性能和较高N2选择性的电极材料是促进电化学降解NO3--N技术的首要任务。本文设计合成了三类新型金属-Salophen基共价有机聚合物及其衍生的复合材料。共价聚合物配位的金属离子构建形成了表面Lewis酸位,而热解配位共价聚合物会导致少量金属颗粒被氮掺杂碳所包裹形成了Schottky势垒耦合界面。特殊的Lewis酸位和金属颗粒界面有效促进了水体中NO3-的吸附并接受电子而还原,最终实现高效电催化NO3--N转化为无害的氮气。具体研究内容如下:（1）以三醛基间苯三酚（TP）和3,3’-二氨基联苯胺为单体,通过席夫碱反应合成了包裹在碳纳米管（CNTs）表面的新型TPDAB-Co共价聚合物。这种非热解的共价聚合物@CNTs（TPDAB-Co@CNTs）材料在氧还原（ORR）和NO3--N还原（NO3--RR）过程中表现出高效的电催化作用。在碱性环境下,ORR过程的半波电位(E1/2)可达0.89 V,且在锌-空电池实际应用中功率密度为156 m W cm-2,优于商用Pt/C材料。在100 ppm Na NO3与0.1 M Na2SO4电解液中,TPDAB-Co@CNTs催化NO3--N转化率可达到87%,且N2-N选择性高达97%,是一种非常罕见的高效非热解电催化反硝化材料。研究发现,Co-Salophen结构单元中Co2+离子具有较高的亲氧能力,在ORR和NO3--RR过程中作为了有效的催化活性位点。CNTs作为导线提高Co-Salophen单元中的电子传输能力,丰富的介孔结构（40-60 nm）和棉花状的蓬松形貌等都促进了复合材料的传质过程,提高了材料的电催化性能。（2）以TP和2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐为单体,选择铜盐,以席夫碱反应构筑成复合于CNTs表面的新型Cu-Salophen共价有机聚合物材料,通过高温热解后得到少量以N-C多孔碳为壳的Cu金属颗粒材料（Cu-COP@CNTs-800）。电催化NO3--RR的结果显示,尽管该材料仅含有1.6 wt%的少量铜颗粒,但其对NO3--RR催化作用却非常有效。在100 ppm Na NO3与0.1M Na2SO4电解液中,电解12 h后NO3--N的转化率为66%,N2-N选择性达到93%,法拉第效率为13%。Cu-COP@CNTs-800有效电催化性能可以归因于特殊的多孔氮掺杂碳包裹的Cu纳米颗粒,这种半封闭核壳结构方便了电解液与铜金属颗粒的渗透接近,促进了金属铜颗粒的催化活性,同时有效防止了长时间电解中金属铜的严重腐蚀。（3）以TP和邻苯二胺为单体,硝酸银为银盐,通过席夫碱反应合成复合于CNTs表面的新型Ag-Salophen基共价有机骨架。在氮气保护下经高温热解800℃制备了一种少银（1.99 wt%）的CNTs@CNx@Ag-800材料。该Ag-N-C材料实现了在超低过电位（-0.29 V）下高效催化NO3--RR过程,在24 h内电解NO3--N的转化率为33%,N2-N选择性高达100%。其在较低过电位下高效的催化效果与Ag-Salophen衍生的碳材料形成的独特的“枝叶果”形貌相关。薄层碳壳包裹的Ag金属颗粒强化了银颗粒的耐腐蚀性能,在连续电解192 h中材料形貌组成和催化性能保持不变,同时活化了银金属颗粒的电催化NO3--RR性能。