随着社会经济的日益发展，环境污染越来越严重，环境问题也受到人们越来越多的关注。微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)和微生物电解池(Microbial electrolysis cell，MEC)利用废水产能，在处理环境问题的同时产生能源，具有变废为宝的优势，因此引起了广泛的重视。MFC及MEC利用微生物将废水中蕴含的有机物降解成小分子物质，从而将其中的化学能转化为电和氢能，具有高效、清洁、可持续发展的重要意义。然而，目前MFC和MEC的研究尚处于起步阶段，由于MFC输出功率低、MEC氢气产率低，阴极催化剂成本高及应用范围窄等原因，限制了其进一步的大规模工业化应用。　　针对MFC及MEC现存的问题，本文采用化学氧化聚合法，利用苯胺、过硫酸铵(Ammonium persulfate，APS)和多壁碳纳米管(Multiwalled carbonnanotubes，MWCNTs)材料，制备不同比例聚苯胺(Polyaniline，PANI)/MWCNTs复合材料，作MFC阴极催化剂，并对材料进行扫描电镜(Scanning electronmicroscope，SEM)表征和电化学性能分析，以期提高MFC输出功率并降低其成本;探索了以PANI/MWCNTs复合材料为催化剂的MFC阴极用于不同底物MFC的性能，以期为改性阴极MFC应用于处理更多复杂废水提供科学依据;在上述基础上研究了以化学氧化聚合法制备得到的不同比例PANI/MWCNTs改性阴极对MEC性能的影响，以期降低MEC成本。本论文得到成果如下:　　(1)聚苯胺/碳纳米管改性阴极对微生物燃料电池产电性能影响的研究。本文采用化学氧化聚合法，利用苯胺、APS和MWCNTs材料制备得到不同比例的PANI/MWCNTs复合材料，并以其为MFC阴极催化剂，研究其对MFC产电性能的影响。由SEM分析可知，PANI/MWCNTs复合材料具有不同于Pt/C的网状表面结构，利于电子传递。LSV结果表明，PANI/MWCNTs复合材料具有较高的氧化还原活性，其中75％ wt PANI/MWCNTs复合材料活性最佳。以制备的不同比例复合材料为MFC阴极催化剂，结果表明，75％ wt PANI/MWCNTs改性阴极MFC可获得最大功率476 mW/m2，高于纯MWCNTs改性阴极MFC的367mW/m2，低于Pt/C阴极MFC的541 mW/m2，但是该催化剂成本仅为Pt/C的百分之一，且具有比Pt/C阴极更好的稳定性。因此，PANI/MWCNTs复合材料为MFC的工业化应用提供了可能。　　(2)聚苯胺/碳纳米管改性阴极在不同底物微生物燃料电池中应用的研究。本文以输出电压和功率密度等作为评价指标，分别考察了以乙酸钠，丁二酸，蔗糖及对苯二甲酸(Terephthalic acid, TA)为底物，MFC中以Pt/C、PANI、MWCNTs及PANI/MWCNTs复合材料作为阴极催化剂时的产电性能。结果表明，PANI/MWCNTs改性阴极MFC以蔗糖为底物时，可获得最高的输出电压和功率密度，分别为460 mV和429 mW/m2。对多种不同底物尤其是难降解石化模拟废水（以TA为底物）也具有较好的结果。　　(3)聚苯胺/碳纳米管改性阴极用于微生物电解池产氢的性能研究。本文采用化学氧化聚合法制备得到不同比例PANI/MWCNTs复合材料，作为MEC阴极催化剂，研究其对MEC性能的影响。实验结果表明，在外加电压为1.0 V时，75％ wt PANI/MWCNTs改性阴极MEC性能最佳。可获得氢气产率1.04 m3/m3/d，电流密度163 A/m3，库伦效率47.2％，阴极氢气回收率56.7％，COD去除率88％和能量效率89％。与国内外其它催化剂比较可知，本文自制复合材料大大降低了MEC阴极催化剂成本，同时得到了较高的氢气产率，为MEC的工业化应用提供了技术支撑。