由于人口激增和城市化发展进程的加快,人类对淡水资源的需求日益增大;同时,城市化的快速发展也导致了人类面临淡水资源紧缺和水质污染日趋加剧。因此,我们需要有效缓解淡水资源紧缺以及水体污染等问题。当前,电容去离子技术不仅可以淡化海水和苦咸水、中水回用,还可以去除废水中重金属离子等。它能够实现淡水资源的增加和水体的净化,被认为是具备高效率、低成本、低能耗、无污染等特点的水处理技术。电极材料对电容去离子性能的影响起到关键性的作用,目前常见的碳材料以活性炭、多孔碳、纳米管、石墨烯等为主,因其有限的去离子容量限制大规模的实际应用。本论文针对上述的问题,通过合理的制备路线改性碳基材料从而获得具有优秀电容去离子能力的电极材料,并结合相关表征进一步探讨去除离子的机制。主要的研究内容如下:（1）通过设计以硝酸锌、硫酸亚铁为金属配体和2-甲基咪唑为有机配体,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为分散剂,促进Fe2+的分散,经过原位自组装合成了沸石咪唑酯骨架-Zn Fe（ZIF-Zn Fe）前驱体,然后再进行高温煅烧热解处理后,制备得到稳定的Fe3C-N-C电容去离子电极材料。研究发现Fe2+离子掺杂在碳骨架中,生成稳定的Fe-C键,改变靠近Fe2+离子附近的碳原子电负性,局域调控电子密度分布情况,形成更多的吸附活性位点,增强对离子吸附的能力;N掺杂在碳框架中会产生更多缺陷,改善材料的亲水性和导电性,这为溶液中离子在多面体框架中的快速扩散和传输提供了保障。此外,在电容去离子测试研究中,Fe3C-N-C||N-C电极在1.2 V外加电压下,以40 m L min-1流速在500 mg L-1Na Cl溶液中的电容去离子容量达到30.08 mg g-1,还表现出良好的稳定性以及循环再生性能。（2）通过设计以醋酸锌和醋酸锰为金属配体,加入均苯三甲酸作为有机配体,再加入PVP作为分散助剂,通过结构调控得到金属有机骨架-Zn Mn（MIL-Zn Mn）前驱体,然后经过高温煅烧制备得到纳米花棒状结构的Zn Mn O/C（ZMOC）电容去离子电极材料。通过控制金属配体的添加量,调控ZMOC结构,促使ZMOC空间结构容纳更多的离子,这为离子的存储与去除提供了保障。在电容去离子过程中,发挥双金属的协同效应,提高材料的亲水性和导电性,缩短电子的传输路径和离子的扩散距离。在电容去离子测试研究中,ZMOC-2||AC电极在1.2 V外加电压下,以40 m L min-1流速在500 mg L-1 Na Cl溶液中的电容去离子容量可达31.64 mg g-1,这归因于ZMOC-2不仅以双电层电容的形式将离子吸附在材料表面,还以插层的形式将离子可逆地嵌入到材料的晶格间隙中,从而实现去除或回收离子。此外,电极还表现出优良的电容去离子能力和循环再生能力,以及对电容去除废水中重金属Pb离子具有良好的去除效率。（3）通过设计以氧化石墨烯为分散和导电助剂,利用盐酸多巴胺包覆Si O2小球模板,通过高温煅烧以及碱刻蚀处理后得到多孔碳（PC）前驱体,再通过原子沉积（ALD）策略在其表面均匀精确沉积不同含量的Ti O2,制备了CTO-PC电容去离子电极材料。通过ALD策略在Ti O2与PC之间构建具有氧化还原活性的Ti-C界面,在PC上均匀分散Ti-C界面可以有效地增强赝电容反应的电子传递,并极大地改善赝电容的动力学。而且,PC上所形成的Ti O2纳米层能够提供更多的活性吸附位点,加速离子的扩散与传输,促进离子的吸附与嵌入。在电容去离子测试研究中,20CTO-PC||PC电极在1.2 V外加电压下,以40 m L min-1流速在500 mg L-1 Na Cl溶液中的电容去离子容量高达38.54 mg g-1,并且在电容去离子过程中电极能量损耗为84 J g-1,能量效率、电荷效率以及水回收率分别达到11.8%、89%和35%,表明该电极具备优异的电容去离子能力和循环再生能力。此外,电极能够高效率电容去除废水中重金属离子,在环境应用方面具有广阔的发展前景。