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微生物燃料电池((?)nicrobial fuel cells, MFC)是利用微生物作催化剂直接从可降解有机物中提取电能的装置,具有废弃物处置与产电双重功效,是未来理想的产电方式和有机废弃物资源化处置工艺。在MFC利用有机物产生电能的整个过程中,起决定作用的是电子在阳极部分的传递。阳极材料本身的性质直接影响到产电微生物能否快速地附着在阳极上,并顺利地将电子传递给阳极。因此选择性能优良的阳极材料,对提高MFC的产电能力具有十分重要的意义。阳极材料的必要条件是高导电率、无腐蚀性、高比表面积、高孔隙率、无污垢(即无细菌填充)、优良的生物相容性、廉价、容易制造并且可放大。本论文使用离子液体作为溶剂和支持电解质,通过恒电流法聚合EDOT单体,分别制备石墨烯/PEDOT和Fe3O4/PEDOT杂合物。通过红外光谱、交流阻抗谱、扫描电子显微镜、循环伏安扫描等方法分别对上述两种杂合物的性质进行了一系列的表征。并在此基础上将这两种杂合物分别用于微生物燃料电池阳极。主要内容概括如下：1.石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩杂合物的制备及其在微生物燃料电池中的应用采用恒电流法制备石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩(石墨烯/PEDOT)杂合物,并将其用作大肠杆菌微生物燃料电池阳极。用循环伏安及电化学阻抗技术表征证明石墨烯/PEDOT杂合物具有大的活性表面积和低电荷传递阻力。将该杂合物用作微生物燃料电池阳极时,扫描电镜显示细菌在石墨烯/PEDOT阳极表面形成致密的生物膜,这是由于带负电的大肠杆菌与带正电的PEDOT主链间的静电相互作用。以石墨烯/PEDOT为阳极的MFC功率输出最大值为873mW/m2,是裸碳纸阳极的15倍(55mW/m2)。实验结果表明石墨烯/PEDOT是一种优良的微生物燃料电池阳极材料。2. Fe3O4/聚3,4-乙烯二氧噻吩阳极在基于希瓦氏菌微生物燃料电池中的应用采用水热法合成羧基功能化的四氧化三铁磁性纳米球,并通过浸蘸-干燥法将其固定到PEDOT修饰的碳纸表面。通过阻抗谱分析可知,该Fe3O4/PEDOT修饰的碳纸相较与裸碳纸和Fe3O4修饰的碳纸电极具有更低的电荷传递阻力。将该杂合物用做希瓦氏菌微生物燃料电池阳极,由SEM表征结果证明其具有优良的细菌负载能力。以Fe3O4/PEDOT为阳极的MFC其最大输出功率为935mW/m2,是裸碳纸阳极的10倍(92mW/m2)。实验证明Fe3O4/PEDOT是一种优良的基于希瓦氏菌的微生物燃料电池阳极材料。