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微生物燃料电池(Microbial fuel cell，简称MFC)能够通过电池系统内微生物自身代谢活动氧化分解有机物并回收电能，已经作为一项新兴技术在环境保护和能源领域得到极大关注和迅速发展。该技术能将污水中有机物的化学能直接转化为电能，与传统高耗能的活性污泥法污水处理技术相比，具有极大优势和市场潜力。目前，限制MFC实际应用的瓶颈，是电池系统产电性能低和成本高，而电池的电极材料是决定MFC产电性能和成本的关键因素，因此成为MFC领域研究焦点之一。早期研究发现，含铁含氮碳基催化材料能有效催化氧化还原反应，在相关领域取得了良好效果。鉴于此，本文探索了采用不同碳源高温条件下制备Fe-N-C材料用于MFC阴极，MFC性能得到显著提高，为MFC技术的发展和应用提供参考。 利用活性炭(AC)为碳源（基质）、乙二胺为氮源和铁盐高温条件下合成Fe-N-AC材料，XPS分析表明，与AC比较，Fe-N-AC材料多出明显的N1s峰和较微弱的Fe2p峰，初步证实了活性炭的铁-氮功能化的成功实现，其中398.5eV处的峰是吡啶型氮，401eV处的峰是四价氮。XRD分析得到，Fe-N-AC材料在2θ=44.8°存在衍射峰，该峰代表的是α-Fe的晶型结构，此外还存在Fe3C和Fe2N的衍射峰。通过氮气吸附法测试得到，Fe-N-AC材料的比表面积和总孔容与空白活性炭相比有所下降。用线性扫描伏安法、电化学交流阻抗、塔菲尔测试等评估了Fe-N-AC的电化学性能和氧气还原(ORR)电催化活性，并考察了其作为阴极催化剂对MFC产电性能的影响。结果表明，在电压为0时，Fe-N-AC阴极的电流密度为1.17 mA/cm2，比AC阴极高149％。Fe-N-AC阴极的总电阻为9.7Ω，与AC阴极相比，总电阻降低了45％。Fe-N-AC阴极的交换电流密度为21.67×10-4A/cm2，是AC阴极的4.14倍。Fe-N-AC阴极MFCs获得的最大功率密度为2437±55mW cm-2，是AC阴极MFCs的2.14倍。由此可见，Fe-N-AC阴极MFC的产电性能相比于AC阴极MFC有显著提高。 利用葡萄糖和壳聚糖为碳源、乙二胺为氮源和铁盐高温制备Fe-N-GC材料和Fe-N-CC材料。XPS分析表明，Fe-N-GC材料和Fe-N-CC材料均有明显的C1s峰、N1s峰和Fe2p峰。XRD分析表明，Fe-N-GC材料存在明显的Fe2N的特征峰，还可能存在石墨结构的碳，Fe-N-CC材料存在明显的Fe的特征峰。从氮气吸附法测试得到，Fe-N-GC材料的BET比表面积为75.38m2g-1，Fe-N-CC材料的比表面积为399.12 m2g-1，Fe-N-CC材料的比表面积远大于Fe-N-GC材料的BET比表面积。Fe-N-GC阴极MFCs所获得的最大功率密度为1355±67 mW cm-2，Fe-N-CC阴极MFCs所获得的最大功率密度为1453±65 mW cm-2，分别是AC阴极MFCs的1.3倍和1.4倍。