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对硝基苯酚（p-NP）是一种工业上广泛应用的化学原料。由于具有难生物降解性和致癌毒性,p-NP被美国环境保护局列为优先污染物。目前,一些传统处理技术可用于p-NP废水的处理,但是这些技术存在一定的缺陷,例如芬顿反应过程化学试剂消耗大、臭氧氧化过程能效低、物理吸附过程吸附剂难再生等。电催化还原反应可将含硝基官能团的难生物降解酚类污染物转变为可生物降解物质,因此电催化还原过程可作为p-NP废水生物处理的前处理工艺,而研发高效、廉价的非贵金属材料是提升其工业应用潜力的关键。鉴于此,开发了还原态TiO2催化阴极(TiO2-x/Ti电极),利用缺陷赋予TiO2-x的高效催化还原特性实现p-NP还原去除,提升p-NP的生物可降解性。在制备TiO2-x/Ti电极过程中控制TiO2晶型结构和还原温度有利于调节TiO2-x/Ti电极的电化学还原活性,锐钛矿型TiO2在低温条件下更易制备出具有高效p-NP还原活性的电极。在初始浓度为0.1 m M的p-NP溶液中,Ti电极的表观还原速率常数仅为0.0083 min-1,在Ti基底表面原位生成的TiO2/Ti电极的表观还原速率能达到0.0196 min-1。缺陷的存在显著提升了TiO2的还原活性,TiO2-x/Ti电极还原速率常数可达到0.0294 min-1。同时,TiO2-x/Ti电极的电化学活性面积为5.2 cm2,而TiO2/Ti电极的活性面积仅为2.9 cm2。此外,在缺陷调控基础上通过晶面调控制备具有高能（001）晶面的还原态TiO2电极(001-TiO2-x/Ti电极),进一步提升TiO2电催化还原活性。001-TiO2-x/Ti电极的电化学活性面积可到达30 cm2,远远高于未经晶面调控的TiO2-x/Ti电极。较低的溶液p H有利于H+与电子结合,从而通过Volmer反应生成原子氢,因此在酸性条件下p-NP在001-TiO2-x/Ti电极上的还原效率更高。随着阴极施加电位的升高,p-NP的去除速率增加,电位的升高不但强化了直接还原效率,而且通过提升原子氢产量增强了间接还原效率。对于001-TiO2-x/Ti电极,即使在高浓度的p-NP氛围下仍保持较高的去除率（>80%）,表明晶面调控后的001-TiO2-x/Ti电极具有更好的应用潜力。另外基于CV测试和叔丁醇捕获实验,发现p-NP在001-TiO2-x/Ti电极上的去除主要依靠间接反应路径。最后,我们发现通过阴阳极互换工艺能有效延长电极使用寿命。总之,本论文通过缺陷刻蚀和晶面调控逐步优化TiO2催化材料的电化学活性,构建了一个以电化学还原工艺为主体用于处理含酚废水的电化学体系。同时通过直接还原和间接还原路径实现了p-NP的从抗氧化难生物降解到可生物降解的转变。结果表明经过最终改性后的TiO2电极即便面对高浓度含酚废水也能有效处理,降低含酚生物毒性。最后通过电化学倒极有效提升了该电极的稳定性,为工业应用提供了一定的参考价值。