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微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells,MFCs）是一种在电化学活性微生物的催化作用下,将可降解底物（有机质）直接转化为电能的新型生物电化学技术。MFC技术在污染物修复、电解制氢和生物传感器等领域有广阔的应用前景。在过去二十年,MFC研究取得了重大进展,功率密度成倍的增加。然而,由于昂贵电极材料和缓慢的微生物动力学特性的限制,MFC阳极性能仍然是制约双室MFC性能的瓶颈。本文提出采用二硫化钼纳米花（Molybdenum Disulfide,MoS2）和热处理方法对不锈钢纤维毡（Stainless Steel Fiber Felt,SSFF）基底阳极进行修饰,以改善MFC性能和降低电极成本;并采用聚苯胺修饰的SSFF阴极对其应用微生物电解池（Microbial Electrolytic Cells,MEC）性能进行了探究。论文主要开展的工作包括:（1）采用一步水热法制备二硫化钼纳米花及其修饰MFC阳极性能研究。提出用简单一步水热法制备二硫化钼纳米花用于修饰碳布（CC）和SSFF阳极,并对其性能进行了实验研究。与未修饰CC和SSFF阳极的对比研究表明,MoS2纳米花修饰电极（MoS2-CC,MoS2-SSFF）获得的最大功率密度(960.4 mW·m-2,713.6mW·m-2)分别是其未修饰电极的1.7倍和3.6倍。（2）热处理不锈钢纤维毡阳极性能研究。利用热处理方法对SSFF阳极进行了处理,并与未处理阳极（heat-treated-SSF）,多壁碳纳米管修饰阳极和羧基化石墨烯修饰阳极进行了对比研究。结果表明,热处理可以大幅度提高SSFF阳极的氧化还原性能,并通过XPS测试证明热处理使SSFF阳极表面铁的氧化物的含量明显增加,从而证实了热处理可以改善SSFF阳极的生物相容性。热处理不锈钢纤维毡阳极MFC的最大功率密度为2324 mW·m-2,分别是未处理阳极,多壁碳纳米管修饰阳极和羧基化石墨烯修饰阳极的11.8倍,3.35倍和72%。（3）微生物产氢电解池（MEC）性能研究。在对MFC产电研究的基础上（以MFC的CC生物阳极为MEC的阳极）,采用循环伏安法（CV）在SSFF基底阴极上电化学聚合聚苯胺,对聚合圈数（15,20,25）进行筛选后,将PANI20SSFF-cathode（20圈）用于MEC,在0.8 V外加电压时,氢气产生速率为0.50 m3·m-3·d-1,结果表明,CV技术修饰的PANI20SSFF-cathode可以比较有效地用于MEC中污水处理和制取氢气。