污水经生物处理后,其尾水中的氮主要由硝酸盐和少量氨组成。而硝酸盐会对水环境和人体健康产生很多不利影响。二维电化学脱氮技术具有环保、操作方便的特点,因而被认为是目前最具有应用潜力的脱氮技术。但二维电化学脱氮技术在反应过程中由于所能提供的活性位点数量少、导致脱氮效率低。而且由于污水尾水中电解质浓度低、导电性差,带来脱氮能耗高的问题。因此本论文制备了一种催化粒子电极（Co/AC_x-AB_y）用于污水尾水中深度脱氮的研究。其中活性碳（AC）作为金属催化剂的载体材料,乙炔黑（AB）作为导体材料,钴（Co）金属作为催化剂。通过脱氮效能、板间电压和相应的能耗,确定了AC与AB的最佳质量比为0.9:0.1。通过比表面积与孔径测定、马尔文粒度分布测定、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等对Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极进行表征。结果表明,与AC相比,Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极的比表面积和总孔体积有一定减少,而平均孔径略有上升,由3.290增加至3.429 nm。AC的粒径为19μm,小于AB的粒径（50μm）。SEM和EDS-mapping分析可以观察到有白色晶体颗粒分布在Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极表面。XRD与XPS分析结果表明Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极中含有三种价态的钴,分别为Co⁰、Co²⁺和Co³⁺。Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极脱氮性能研究结果表明,总氮（TN）浓度为20 mg/L,电流为0.40 A,初始p H值为7.0,水力停留时间（HRT）为60 min时,总氮的去除率可以达到95%。此外,水中共存物质氯离子的存在有利于总氮的去除,而HCO₃^-,PO₄^3-,CO₃^2-,溶解性有机物（DOM）都会抑制总氮的去除。通过在实际污水尾水中试验结果表明,Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极对于硝酸盐的去除率能够稳定在90%。通过析氢极化曲线测试发现Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极在中性条件下具有最大的析氢电流密度。在中性时的Tafel斜率在120 mv/dec左右,说明在Co/AC_0.9-AB_0.1催化粒子电极上形成了吸附态氢。通过测定非法拉第区域的循环伏安曲线,可以得到Co/AC_0.9-AB_0.1在中性时的电容（10.9 m F/cm²）和电化学活性表面积（3.75 m²/g）最大。通过测试硝酸盐的循环伏安曲线,没有观察到明显的氧化还原峰的存在,说明硝酸盐并不是直接从阴极得到电子被还原。电子自旋共振技术（ESR）检测到氢基自由基,表明在脱氮过程中,硝酸盐被氢自由基间接还原去除。