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如今，环境污染与能源的匮乏都是同时威胁着人类生存的重大问题，因此，新型能源的开发和利用受到了人们的广泛关注。微生物燃料电池(Microbial fuelcells，MFCs)是一类能够同时实现产出能源与处理废水的装置，它将活性炭用作MFCs空气阴极的材料。然而最终测试产出的电能较低，难以满足MFCs进一步发展的要求。因此，本文旨在活性炭的基础上进一步提升其电化学性能，并采用了电化学沉积的方法在活性炭表面负载铜氧化物薄膜来提高装置的电化学性能，并探讨该类催化剂材料的电化学性能和氧化还原机理。 电化学沉积是一种简便、快捷并廉价的方法，三种三维铜氧化物品体正是基于这种方法，在电解液中投加不同的表面活性剂的前提下，完成了全部的沉积工作。其中，装载SC-Cu（即在沉积制作阴极过程中，向电解液中投加柠檬酸三钠后得到的产物）空气阴极的微生物燃料电池装置产能达到155047mWm-2，比起未沉积有铜氧化物的空白活性炭(Activated Carbon，AC)对照组，大约有77％的性能提升。在对样品阴极的电化学测试中，电子转移电阻(Rct)对样品的电化学特性起到了不可忽略的影响作用。SC-Cu阴极的Rct与空白对照组AC相比，从9.398Ω降至1.064Ω，约89％的降幅也充分表明了其性能的提升。在本研究中，铜氧化物的形貌特点对其电化学性能的影响同样占据着相当大的权重。本例中的铜氧化物存在着块状及薄片相互插嵌的微观结构，这样的结构已经被证明对于微生物燃料电池阴极上发生的氧气还原反应(OxygenReduction Reaction，ORR)有利。X射线衍射光谱（X-ray diffraction，XRD）与场发射透射电子显微镜(field emission transmission electron microscope，FE-TEM)中的结果表明了电沉积铜氧化物若在其存在着特定微观结构的同时伴有混合晶面中的特定晶面时，电化学性能也会同时得到不同程度的提高。最后，电沉积样品的结晶程度及其形貌控制都在微生物燃料电池的电化学性能提升中扮演着十分重要的角色。 在之前的研究中，电化学沉积技术常被用来改性活性炭从而来提升其电化学性能，本例中通过电化学沉积制作的绣球花状氧化亚铜空气阴极表现出了极大幅度的电化学性能提升。绣球花状氧化亚铜阴极样品较空白活性炭与普通氧化亚铜样品来看，其产能分别提升了84％与62％，达到了1613±25mW m-2。交换电流密度（exchange current density，i0）反映了不同反应其速率的差异，绣球花状氧化亚铜阴极的交换电流密度比起对照组也有不同的提升。通过一系列的测试表明在电沉积绣球花状氧化亚铜的同时掺杂进了氮元素，由此产生的氧空位、酸性官能团以及晶体缺陷均提升了样品的电化学性能。