随着资源与环境问题日益严重,开发新型可再生能源成为当今的研究热点。生物燃料电池（BFC）是一种利用自然界中的微生物、细胞或者生物酶为催化剂将燃料中的化学能转化为电能的装置,BFC具有原料来源广泛、反应条件温和、催化效率高、生物相容性好等优点,得到了广泛的应用。但是BFC存在燃料氧化不彻底、使用寿命短等问题,为了改善BFC的稳定性,进一步提高能量输出效率,本文将光敏材料引入BFC设计构建光电燃料电池（PFC）,从而提高电池输出效率和能源利用效率,同时实现光能/化学能向电能的双重转化,还可以用于自供能传感、光催化降解有机物、无偏压光解水产氢等方面。本论文主要研究内容如下:（1）基于纸纤维内部纵横交错的三维立体微结构以及易处理优势,通过原位化学生长法制备金纸电极,改善纸电极导电性以及生物相容性,提高酶负载量,利用葡萄糖氧化酶（GOx）和胆红素氧化酶对葡萄糖氧化和氧气还原的高催化活性,构建高性能纸基葡萄糖/氧气生物燃料电池;依据GOx氧化葡萄糖过程产生副产物-H2O2,引起生物酶催化剂中毒,影响生物燃料电池性能,设计显色反应消耗产生的H2O2,实现生物燃料电池可视化能量输出,构建双信号输出模式（电化学和显色）的自供能生物传感器。（2）针对生物燃料电池阳极燃料氧化不彻底问题,设计合成Zn O@Bi OI异质结作为光电阳极代替传统生物燃料电池阳极,提高燃料氧化程度;合成普鲁士蓝固态阴极代替传统生物燃料电池阴极,基于普鲁士蓝的电致变色特性,实现电子存储与释放;通过串联Zn O@Bi OI光电阳极和普鲁士蓝固态阴极构建可充放电光电燃料电池,该体系的最大输出功率可达155μW·cm-2;伴随电子存储与释放,普鲁士蓝固态阴极颜色在无色-蓝色之间可逆切换,实现电量直观读取,并应用于双信号输出模式（电化学和比色）的自供能传感器。（3）设计构建半固态双光电燃料电池（PFC）体系实现太阳能/化学能向电能的双重转换;合成半固态水凝胶电解液代替传统光电燃料电池中液体电解液,解决因电解液泄露、挥发导致的安全性、稳定性问题;针对Cu2O稳定性差的问题,设计制备p TTh-Cu2OⅡ型异质结作为光电阴极,改善Cu2O稳定性及光电性能;利用50 m M的葡萄糖作为燃料,在光照条件下,构建的PFC的开路电位和最大输出功率密度分别为0.78 V和130μW·cm-2。（4）设计构建双光电电池（PEC）实现无偏压光解水产氢,合成金属有机框架修饰的三氧化钨纳米片（WO3-MOF）Ⅱ型异质结作为光电阳极和钒酸铋修饰的黑磷（Bi VO4-BP）Z-型异质结作为光电阴极,根据WO3-MOF和Bi VO4-BP的Fermi能级匹配原则,构建无偏压PEC全解水体系;制备的光电极在光吸收效率、载流子分离和界面电荷转移速率等方面均有明显提高;通过合理设计制备Z-型异质结Bi VO4-BP作为光电阴极,提高光电阴极电子还原能力;利用WO3的赝电容特性,在光照条件下WO3能够储存电子,黑暗中WO3储存的电子能够及时释放,实现全天候制氢。