微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFCs）可运用电化学活性菌降解废水中污染物并产生电能,是面向未来新能源开发的新方向。阳极电极是MFC重要的组成部分,是电化学活性细菌代谢过程的电子受体,在电池的阳极,微生物将有机物氧化,获得的电子通过胞外呼吸传递给电极。电极材料的导电性能是决定MFC电能输出效率的关键。前期研究已成功利用光催化电极材料用于化学燃料电池中,获得高效的电子传输速率,同时,石墨烯材料因在导电方面优良的特性收到关注。本研究从微生物反应机理和电极材料的导电理论出发,研究制作了提高生物反应效率的光催化电极g-C₃N₄@rGO-Ni foam（CNG-NF）和石墨烯电极MnO₂/rGO/MnO₂/CF（MRM/CF）,探究这两种电极对MFC性能的影响。本研究不仅有望开发新型的高效电极应用于生物电化学系统,还能够深入相关生物化学问题和机理,具有一定的科学意义和研究价值。研究结果显示将制作CNG-NF作为MFC的阳极,在可见光的作用下,电池产生的最大功率密度为85.4m W/m²,电池运行期间最大输出电压为136m V,COD的平均去除率达到了80%以上。将该电极MFC进行降解4-CP实验,在可见光的条件下,48小时的降解率为87.7%。合成的MRM/CF电极在1.25A/m²的恒电流下进行充放电测试,得到的比电容为859 F/m²,分别是CF电极和MnO₂/CF电极的12.6倍和2.03倍。且经过EIS,CV测试MRM/CF电极的导电性较强。对电极进行1000次的充放电测试,其比电容的只下降了10.8%。该电极作为MFC的阳极,电池的最大功率密度为218m W/m²,分别是CF,MnO₂电极电池的4.66倍,2.76倍。电池的库伦效率为2.95%。将该电池对初始浓度分别为30μmol/L,50μmol/L,100μmol/L的TCP进行降解时,72h都能降解完全,在开路的条件下降解100μmol/L,其降解速率要高于闭路条件下的降解速率。将不同的电池生物群落进行高通量测序分析,MRM/CF电极上的菌群的多样性比电极室中多样性的丰富且分布比较均匀,此外该电极室中的产电菌Desulfobacteria和脱氯菌属Dechloromonas较于电极上中的丰度大。CNG-NF电池与其它电池微生物群落结构和种类具有较大的差异,与初始污泥相比,经过驯化后的微生物差距较大,其脱氯菌属驯化前后丰度增大,该电极电池中的产电菌在驯化后丰度也增加。