微生物燃料电池（MFC）是同步实现污染物降解和产电两种效能的绿色水污染治理技术,但是现阶段MFC较低的功率输出以及较高的运行成本仍然限制了该技术的推广应用。因此,围绕MFC产电性能提升以及推动MFC技术的实际应用成为MFC诸多研究的共性命题。近年来随着纳米材料及产电机理的深入研究,光催化与MFC的耦合综合利用了二者的优势,促进了污染物的去除与同步产电的实现,展现出广阔的应用前景。本研究从3D石墨烯气凝胶的可控制备入手,通过复合半导体光催化剂BiOCl,制备高活性、高稳定性、良好循环利用性能的3D BiOCl/RGO（BGA）复合光催化剂,并结合多种表征手段探讨其对抗生素废水的降解机制;同时,构建并成功启动双室MFC,系统考察了土霉素（OTC）和磺胺间甲氧嘧啶（SMM）暴露下MFC的产电性能、电化学性能、微生物群落结构变化及抗生素的去除效果;以上述工作为基础,构建BGA光阴极光催化型MFC耦合体系,在无额外能耗的情况下,利用MFC自身产电原位驱动光催化体系,实现阳极OTC和阴极甲基橙（MO）两种污染物的同步去除,系统比较了多种运行条件下,不同体系的产电输出及污染物去除差异,并结合降解体系的活性物种、电子转移路径、微生物群落结构及功能分析,探讨耦合体系对污染物降解的强化效应与机制。本研究为污染物处理和MFC的推广应用提供了新的思路。主要研究结果如下:（1）采用水热法制备了超轻、弹性三维BiOCl/RGO气凝胶复合光催化剂（BGA）。研究表明:BGA不仅缩短了污染物与光催化剂之间的距离,而且促进了光生电子与空穴的分离,这与BGA改善的可见光响应、降低的内阻和增强的电子传递能力有关。其中,40%BGA对20 mg·L-1 OTC的去除率最高,达到93.31%,比单独BiOCl高约1.43倍。捕获实验结果显示空穴（h+）在OTC降解过程中起主导作用。同时,40%BGA表现出良好的循环稳定性,处理后出水对E.coli DH5α的生物毒性基本消除。（2）成功启动并运行多组MFC,系统评价了长期OTC暴露下MFC（O-MFC）产电和电化学性能的动态变化。结果表明:高浓度OTC(＞5 mg·L-1)抑制了MFC的产电性能,但长期运行后抑制作用逐渐减弱。同时,长期OTC暴露降低了O-MFC阳极欧姆内阻和极化内阻,促进了阳极电子转移。98.83±1.15%的OTC(10 mg·L-1)在48 h内可以被去除,且出水抑菌性显著降低。长期OTC富集后微生物群落的多样性和丰富度降低。优势类群由电活性微生物Acinetobacter,Petrimonas,Spirochaetaceae和Delftia向OTC降解类群Cupriavidus,Geobacter和Stenotrophomonas转变。（3）在自然变温条件下评估了SMM冲击对MFC（S-MFC）产电性能和微生物群落结构的影响。在13-33℃的温度范围内MFC均可稳定产电,低于13℃电压显著降低。SMM的添加(＞4 mg·L-1)既抑制了S-MFC的产电性能,也加剧了低温的冲击,电压恢复过程延长。高效液相结果显示:92.83±1.54%的SMM(10 mg·L-1)可以被有效去除,且出水抑菌作用明显降低。采用超高分辨电喷雾飞行时间质谱对SMM的降解中间产物及路径进行解析。此外,高通量测序结果也证实,SMM的加入降低了电活性微生物的活性及比例,促进了降解菌的富集,阳极微生物群落在结构和功能上均发生改变。（4）以3D BiOCl/RGO气凝胶（BGA）为光阴极成功构建光催化型MFC（BGA-PE-C）。与单独MFC体系(455.36±7.18 m V和1.88±0.09 W·m-3)相比,BGA-PE-C具有更低的阴极内阻,更快的反应速率和更高的产电性能(696.51±5.27 m V和7.33±0.23 W·m-3)。其次,在实现阳极OTC 98.93±0.15%去除的同时,阴极MO(40mg·L-1,p H=3)的降解率可达97.28±0.64%。UV-Vis和TOC数据进一步证实了BGA-PE-C对MO及其中间产物的矿化率达86.08±2.94%。生物降解、光催化和吸附等多种过程共同参与了MO的降解,其中阳极电子主要参与偶氮键的打开,而光催化过程主要作用于中间产物的进一步降解。高通量测序分析表明:BGA-PE-C阳极微生物多样性显著降低,但典型电活性细菌Geobacter比例上升20%,这也与BGA-PE-C的高产电输出相吻合。BGA-PE-C体系同步实现了阳极OTC降解,阴极MO去除以及原位产电自驱动反应体系的三重功效,在降低能耗的同时,实现了污染物的资源化利用,为废水处理及MFC的实际应用提供了新的思路,具有广阔的应用前景。