微生物燃料电池（microbial fuel cell,简称MFC）是一种利用电活性微生物（electroactive microorganisms,简称EAMs）的新陈代谢氧化分解有机物,将化学能转化为电能的生物电化学技术。近年来,随着研究者们的不懈努力,MFC的理论基础研究逐渐成熟,MFC的实际应用,特别是在污水处理方面,受到研究者的广泛关注。MFC的阳极是产电微生物的生长场所,其生物电催化性能受阳极上EAMs的生长数量和电子传递速率的影响。提高阳极的生物电催化性能是推进MFC实际应用的关键。碳材料由于具有良好的稳定性和生物相容性是MFC常用的阳极材料;然而,因其具有相对较低的电导率、较差的机械性能、且不易加工等特点,使其实际应用受到了极大的限制。不锈钢材料（SS）具有优异的机械性能、良好的导电性、和易于加工等优点,在许多研究中被广泛用作MFC的集流体。但是其生物相容性较差,产电电流密度非常低(只有约0.02A·m^-2)。针对SS的生物相容性差的问题,本文开展SS的表面修饰研究,以改善SS的生物相容性,提高其微生物电催化性能,从而提高MFC的产电性能;同时,本文还探究了其耐腐蚀性能,以推进其在污水处理中的应用。主要研究内容包括以下3个部分:（1）为了改善SS阳极的生物相容性,提高其生物电催化性能,本部分在空气中对304不锈钢（SS）进行氧化热处理,研究热处理不锈钢电极（SS-heat）的微生物电催化性能和耐腐蚀性能。微生物电化学测试表明随着温度的升高,SS-heat的微生物电催化性能逐渐增大,400℃热处理不锈钢电极（SS-400）的产电电流密度最大,0.91 mA·cm^-2;超过400℃时,电流密度下降。生物膜的形貌表征显示,SS-400电极上的微生物附着量远多于其它条件下的SS电极,这与微生物电化学测试结果相符合。SS-heat的Tafel测试表明,低于300℃时,随着制备温度的升高,SS-heat电极的自腐蚀电位正移;热处理温度为300℃时,电极的自腐蚀电位最大,耐腐蚀性能最好;高于300℃时,随着温度的升高,电极的自腐蚀电位负移,耐腐蚀性能下降,且超过400℃时,电极在测试过程中会发生自动腐蚀。（2）为了进一步提高不锈钢的微生物电催化性能,本部分采用气相沉积法对SS进行表面修饰,并研究修饰不锈钢电极的微生物电催化性能和耐腐蚀性能。以304不锈钢片为基底材料,分别修饰纳米氧化铁（NFO）和碳纳米材料（CNM）,制备NFO-SS和CNM-SS修饰电极。形貌表征显示在NFO-SS电极上,NFO主要以片状形态垂直生长在电极表面;而在CNM-SS中,CNM以纤维形状生长在电极表面。微生物电化学测试表明NFO-SS电极产生的最大电流密度高达1.06mA·cm^-2,CNM-SS电极产生的最大电流密度高达1.28 mA·cm^-2,远远高于未经处理的SS电极(0.02 A·m^-2)。主要原因是NFO和CNM修饰层增加了SS的生物相容性,从而提高生物电催化性能。Tafel测试表明,相比于纯的不锈钢片,NFO-SS电极其自腐蚀电位负移了50mV,且自腐蚀电流密度增加了1个数量级,表明NFO-SS电极的耐腐蚀性能比纯不锈钢更低。（3）为了制备高性能和耐腐蚀的修饰不锈钢微生物阳极。本部分结合纳米炭吸附和低温热处理技术对不锈钢进行表面修饰,制备了不锈钢复合电极。微生物电化学测试表明,吸附炭黑的不锈钢阳极（SS/CB）的生物电催化性能比未吸附碳黑的不锈钢电极高,可产电1.35 mA·cm^-2;经400℃的低温热处理后,其最大电流密度提高到1.91 mA·cm^-2。形貌表征显示,SS/CB和SS/CB-400电极上的微生物附着量远多于SS电极。Tafel测试表明,SS/CB-heat电极所表现的耐腐蚀趋势与前述的SS/heat一致,结果表明热处理温度为300℃时制备的电极的自腐蚀电位最大,耐腐蚀性能最好;当热处理温度高于400℃时,修饰电极微生物测试过程中会发生自腐蚀。