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环境污染和能源短缺问题越来越严重，能同时处理污废水和产生能源的微生物燃料电池(MFC)被广泛关注和研究。电极材料作为MFC的重要组成部分，是降低MFC成本，提高产电性能的关键。石墨毡具有导电率高、比表面积大、价廉易得等优点，是一类具有较好潜力的MFC用电极材料。针对该类材料亲水性及生物相容性不足，氧还原反应催化活性较低的问题，本论文利用酸-热处理法及负载聚苯胺、石墨相氮化碳改性石墨毡电极，探讨了它们在MFC中的应用表现。 首先，制备了热处理石墨毡电极(GF-H)及酸处理石墨毡电极(GF-A)并与纯石墨毡电极(GF)进行比较。经过热/酸处理后，电极表面粗糙度得到提高，GF-A表面引入了亲水的磺酸基团，电极表面接触角依次为GF＞GF-H＞GF-A，GF-A的亲水性最强。将三者分别作为阳极材料应用于双室MFC，采用GF-A及GF-H阳极的MFC最大功率密度分别达到648mW/m2及576mW/m2，库伦效率分别为36.8％及38.7％，均高于采用未改性GF阳极的MFC(497mW/m2，34.2％)。其中，运行结束后GF-A阳极表面附着的微生物量最高，为1.3mg/cm3。 其次，制备了聚苯胺(GF-PANI)及磺化聚苯胺(GF-sPANI)改性石墨毡电极，其中采用磺化度为26％的磺化聚苯胺制得的GF-sPANI-3电极电化学活性最优。将GF-PANI、GF-sPANI-3及未改性石墨毡电极GF作为阳极材料应用于双室MFC，测定了它们在MFC系统中的产电性能。MFC-GF-sPANI-3表现出最快的启动速度，最高的产电功率及动力学活性，最大功率密度达到705±15mW/m2，电极面积比电容高达1.44F/cm2，动力学活性是纯石墨毡阳极的2.4倍。 最后，制备了g-C3N4改性石墨毡电极并作为阴极电极材料应用于空气阴极双室MFC体系。循环伏安曲线、Tafel曲线及EIS分析表明:负载有g-C3N4的改性石墨毡电极表现出较好的氧还原反应催化活性，反应动力学活性是未改性石墨毡电极(GF)的1.6倍，在MFC中电极欧姆阻抗为12.1Ω，降低了18％(vs.14.8Ω)，最大功率密度为167mW/m2，提高了15.2％(vs.145mW/m2)。