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随着社会现代化的推进,能源短缺和环境污染问题日益严重。光催化燃料电池（PFC）可以在处理废水的同时产生电能。为了更好利用太阳能,迫切需要具有优异性能的可见光响应型PFC。而PFC性能主要由光阳极控制,传统TiO2光阳极缺乏可见光响应能力,已经越发不能满足技术要求。具有内部电场的窄带隙BiOI拥有优异的可见光响应能力,被认为是一种优秀的光阳极候选材料。但是由于其电子和空穴（e--h+）分离效率低,以及其薄膜光阳极难以制备,严重妨碍了其在PFC领域的广泛应用。为解决上述问题,本文以硅溶胶或TiO2溶胶滴涂法制备了可见光响应BiOI基异质结光阳极,以期通过异质结的作用,增强BiOI基光阳极中e--h+的分离效率,从而提高PFC的性能。研究主要内容与结论如下:1.可见光响应BiOI基异质结阳极的制备及优化:通过水热法,化学沉淀法,硅溶胶或TiO2溶胶滴涂法等制备了g-C3N4/BiOI/Ti,PTh（聚噻吩）/Ag3PO4/BiOI/Ti和BiOBr/BiOI/TiO2/Ti光阳极,并对制备条件进行了优化。（1）g-C3N4/BiOI/Ti光阳极的最佳制备条件为:水热温度160℃,水热时间12 h,g-C3N4的含量为20%;（2）PTh/Ag3PO4/BiOI/Ti光阳极的最佳制备条件为:煅烧温度200℃,煅烧时间2 h,PTh的含量为20%;（3）BiOBr/BiOI/TiO2/Ti光阳极的最佳制备条件为:煅烧温度550℃,煅烧时间2 h,BiOBr/BiOI粉体0.1 g（其中BiOBr和BiOI的摩尔比为1:1）。2.光阳极的表征分析:对光阳极进行了漫反射光谱（DRS）和X-射线衍射（XRD）等表征分析,结果发现:与BiOI/Ti相比,g-C3N4/BiOI/Ti和PTh/Ag3PO4/BiOI/Ti都有较高的e--h+分离效率,且具有良好的可见光响应能力。而BiOBr/BiOI/TiO2/Ti光阳极中的BiOI发生了热解,变为了Bi5O7I,但是其仍然具有较高的光催化活性与可见光响应能力。以上光阳极所取得的优异性能,都离不开异质结的作用,保留了光阳极的可见光响应的同时,还提高e--h+的分离效率。3.PFC水处理条件的优化:在可见光下,分别以制备的g-C3N4/BiOI/Ti,PTh/Ag3PO4/BiOI/Ti和BiOBr/BiOI/TiO2/Ti为光阳极,以Cu2O/Cu为阴极,构建了三个PFC体系:g-C3N4/BiOI/Ti-PFC,PTh/Ag3PO4/BiOI/Ti-PFC和BiOBr/BiOI/TiO2/Ti-PFC。在g-C3N4/BiOI/Ti-PFC体系中,由于g-C3N4/BiOI/Ti光阳极中e--h+的单一转移途径以及有限的反应空间,导致该体系没有取得一个令人满意的降解效果和产电能力。因此,在反应中加入了过氧单硫酸盐（PMS）（0.2 m M）,对该体系的性能进行强化。总之,从罗丹明B（RhB）降解效率和产电能力等角度分析,得出了三个体系的最佳水处理条件均为:初始p H为3.0,RhB初始浓度10 mg/L。4.三个PFC的性能比较:（1）PMS强化的g-C3N4/BiOI/Ti-PFC体系的最大功率密度(Pmax),最大电流密度(JSC),开路电压(VOC),填充因子（ff）和降解效率分别是103.87μW?cm-2,0.62 m A?cm-2,0.55 V,0.31和95.39%（1 h）;g-C3N4/BiOI/Ti-PFC体系的Pmax,JSC,VOC,ff和降解率分别为47.63μW·cm-2,0.33m A·cm-2,0.48 V,0.29和74.53%（1 h）;（2）PTh/Ag3PO4/BiOI/Ti-PFC体系的Pmax,JSC,VOC,ff和降解效率分别是82.20μW?cm-2,0.39 m A?cm-2,0.57 V,0.37和96.33%（2 h）;（3）BiOBr/BiOI/TiO2/Ti-PFC体系的Pmax,JSC,VOC,ff和降解效率分别是23.49μW?cm-2,0.36 m A?cm-2,0.54 V,0.12和94.75%（2 h）。三个PFC体系中,PTh/Ag3PO4/BiOI/Ti-PFC的降解性能和产电性能最好,这是因为PTh/Ag3PO4/BiOI/Ti光阳极催化剂形成了一个双Z型异质结,而g-C3N4/BiOI/Ti和BiOBr/BiOI/TiO2/Ti光阳极催化剂的异质结分别为Z型异质结和双II型异质结。因为PFC光阳极异质结的种类不同,导致PFC的性能不同。这说明PFC体系的性能是主要由光阳极决定,设计一个高效且稳定的光阳极是提高PFC性能的关键。本论文通过硅溶胶滴涂法或TiO2溶胶滴涂法成功制备了可见光响应BiOI基异质结光阳极。在异质结的作用下,增强了光阳极中e--h+的分离效率,提高了PFC的可见光利用率。还使用了PMS对部分体系进行了强化,增强了PFC的RhB降解效率和产电能力。为今后设计高效且稳定的可见光响应光阳极及其PFC体系提供了新思路。