随着工业化和城市化的快速发展,带来了日趋严重的能源危机及环境污染问题。其中水污染问题成为当今社会关注的污染问题之一。光催化燃料电池（Photocatalytic fuel cell,PFC）以太阳能为驱动力,可以实现降解废水同时回收其中化学能进而产电。光催化燃料电池由于其成本较低、氧化能力强、反应条件温和等优点而在废水处理和可再生能源利用中具有非常广阔的发展前景。然而,目前光催化燃料电池中光阳极普遍存利用可见光利用率低、能质传输效率低、光生电子空穴对易复合等问题,限制了光催化燃料电池的发展及应用。为了提升光催化燃料电池的性能,本文基于功能性聚多巴胺构筑了高效光阳极并研究了其光电催化活性和产电特性。首先,从强化能质传输入手,提出了基于聚多巴胺（PDA）微球的PDA-MSs/Ti O2光阳极,调控其孔隙结构强化物质传递,并利用其实现氮掺杂拓宽吸收光谱范围;然后,从增大光阳极的光谱吸收范围及强化光生载流子传输出发,制备了基于PDA涂层吸附的g-C3N4/Ti O2光阳极,形成异质结结构,提升光能利用率,促进光生电子空穴对的分离;最后,基于PDA微球的孔隙结构调控和吸附特性,构筑了g-C3N4/N-Ti O2光阳极。针对上述光阳极进行了理化特性和光电化学表征,并研究了具有新型光阳极PFC的性能及相关参数的影响规律。主要结论如下:（1）基于聚多巴胺微球模板的光阳极构筑及性能研究制备了PDA微球,通过在传统TiO2光阳极的制备过程中加入PDA微球并通过高温煅烧去除,从而形成PDA-MSs/Ti O2光阳极。以PDA微球为模板制备光阳极,不仅可以在催化层内形成丰富的孔隙结构,强化了物质传递,同时在去除PDA微球模板时形成了N掺杂,提高了光阳极的光吸收能力,减小了电荷传输阻力,从而提升光阳极的光电催化活性。研究还发现当PDA尺寸过大或添加比例过大时会引起催化层孔隙结构塌陷、产生龟裂,降低光阳极性能;220 nm的PDA微球在添加比例为1:5（PDA:Ti O2）时构筑的光阳极具有最优的光电化学性能,性能较传统Ti O2光阳极提升了34.2%。运行参数影响研究表明,随着光照强度、反应物浓度的增加,PFC性能提升,而随着电解液流速的增大,电池性能先提升后略微有所下降。（2）基于聚多巴胺涂层吸附的g-C3N4/TiO2光阳极构筑及性能研究通过在传统TiO2光阳极表面修饰一层聚多巴胺涂层可以成功实现g-C3N4纳米片的有效吸附,形成g-C3N4/Ti O2光阳极。g-C3N4和Ti O2间的异质结可以促进电子-空穴的分离,减小了传荷阻力,同时拓宽了光谱吸收范围,增加了光能利用率,使得光阳极的光电催化活性得以提升。当PDA涂层修饰时间为0.5 h、g-C3N4纳米片吸附时间为1 h时,g-C3N4/Ti O2光阳极具有最佳光电催化活性,性能较Ti O2提升了70.4%。运行参数分析表明,随着光照强度、反应物浓度的增加,PFC性能得到增加,而随着电解液流速的增大,PFC性能先提升后略微有所下降。（3）基于聚多巴胺微球吸附的g-C3N4/N-TiO2光阳极构筑及性能研究利用PDA微球的模板和吸附功能,制备了g-C3N4/N-TiO2光阳极。g-C3N4/N-Ti O2光阳极利用PDA微球为模板,不仅可以调控光阳极的孔隙结构,实现氮掺杂,强化光阳极的能质传递,提升光阳极的光谱吸收范围,而且通过PDA微球的吸附特性有效吸附g-C3N4,形成异质结结构,进一步提升光能利用率,促进光生电子空穴对的分离。异质结、氮掺杂、孔隙结构调控的协同强化作用提升了光阳极的光电催化活性。当g-C3N4纳米片吸附时间为2 h时,g-C3N4/N-Ti O2光阳极具有最优的光电化学性能,性能较传统Ti O2和g-C3N4/Ti O2光阳极分别提升了149.6%、43.1%。运行参数分析表明,随着光照强度、反应物浓度的增加,PFC性能得到增加,而随着电解液流速的增大,电池性能先升高后略微有所下降。