随着现代化建设的不断推进,工农业产生大量污染物排入自然界,生态环境污染问题越来越严重,已经对人们的生产生活造成了恶劣的影响。我国对于生态环境保护事业的建设愈发重视,其中对于水资源污染的防治进行了大量的研究。基于半导体材料的光/光电催化燃料电池能够在降解水体中有机污染物的同时,可回收有机物中的化学能,在解决水资源污染方面具有良好的前景。通过阳极氧化法制备了TiO₂纳米管阵列（TiO₂ Nanotubes Arrays,TNA）电极,研究了不同的制备工艺对TiO₂纳米管催化降解亚甲基蓝（Methylene blue,MB）性能的影响,得到了制备TNA电极的最佳工艺条件。制备了I掺杂TiO₂纳米管阵列（I-doped TiO₂ Nanotubes Arrays,ITNA）电极,使用FESEM、XRD、XPS、EDS对ITNA进行了表征,证明I成功掺杂到TNA中。通过对MB的降解实验,证实电解2 h的ITNA性能最佳,此条件下最大光电流为1.1 mA cm^-2,同时PL图谱的发射强度最低,说明ITNA电极中I掺杂能够增大光生e^--h⁺对的分离率;UV-Vis图谱说明I掺杂能明显减小TNA的带隙宽度,增强对可见光的吸收。从电池结构入手,使用制备的ITNA电极构筑了平面光催化燃料电池（Planar Photocatalytic Fuel Cell,p-PFC）,比较了p-PFC与传统面对面光催化燃料电池（Face-to-Face Photocatalytic Fuel Cell,f-PFC）降解MB的性能,证明p-PFC的降解效率更高。平面式结构的设计,可以极大的提高电池的比表面积,加强光和物质的传输。研究了影响p-PFC性能的因素,证实阴阳极间距、MB浓度以及电解质种类均会影响有机物的降解。使用Langmuir-Hinshelwood（L-H）动力学模型对p-PFC降解MB的机理进行分析,表明在p-PFC中,MB的降解主要发生在ITNA电极表面,为降解限速步骤,并且h⁺和·OH在MB的降解中发挥着主导作用。以平面式结构为基础,使用制备的ITNA电极探究了平面光电催化（Planar Photoelectrocatalytic,p-PEC）的性能与影响因素。对p-PEC与p-PFC进行了对比,证明在相同条件下,p-PEC对RhB的降解速率更快,证明外加偏压可以加快光生e^--h⁺对的分离,进而提高降解速率。在p-PEC中,电解质为10 mmol L^-11 Na₂SO₄,RhB浓度为10 mg L^-1,外加偏压为1.2 V时,降解性能达到最佳。使用L-H动力学模型对p-PEC降解RhB的机理进行研究,证明在p-PEC中对RhB的降解主要发生在电极表面,属于界面催化降解反应,在RhB的降解中起到主要作用的是h⁺和·OH粒子。