废水资源化是现阶段水污染治理研究的热点方向。当前废水资源化不仅能降解有机污染物,更重要的是能够回收有机物中丰富的化学能。光催化燃料电池是近年来新发展的一种废水资源化技术,通过半导体阳极催化氧化有机物的同时获得电子,从而将化学能转化为电能。但是现有的光催化燃料电池仍然存在几个关键的问题,包括高效的可见光响应的光阳极材料,高效的光阴极材料等。论文基于异质结材料的设计,制备新型的可见光响应的BiVO₄/TiO₂纳米管（NTs）、BiVO₄/TiO₂（N₂）NTs和BiOI/WO₃纳米片阵列（NFA）异质结光阳极材料,同时还制备了一种具有分支状纳米线结构ZnO/CuO分支状纳米线（b-NWs）异质结光阴极材料。在此基础上,将光阳极和光阴极组装成PFC,并对其性能进行了研究。光阳极方面,论文通过旋涂法将BiVO₄沉积在TiO₂并通过不同的烧结条件,获得了BiVO₄/TiO₂ NTs、BiVO₄/TiO₂（N₂）NTs异质结电极材料。修饰BiVO₄后的TiO₂电极的可见光吸收性能、光电流等都得到了提升,BiVO₄/TiO₂ NTs、BiVO₄/TiO₂（N₂）NTs光阳极的光电流分别达到2.06mA/cm²、2.73mA/cm²。以BiVO₄/TiO₂（N₂）NTs为光阳极时,对亚甲基蓝的降解率可达到91.8%,并且在PFC应用过程中电极具有良好的稳定性。论文也通过水热法制备了WO₃,然后采用浸渍羟基化法将BiOI沉积在WO₃上形成BiOI/WO₃ NFA异质结光电极材料,该材料的可见光吸收性能、光电流、降解性能等都得到了提升。BiOI/WO₃NFA的吸收带边扩展到600nm左右,且吸收强度明显增强,光电流达到了2.5 mA/cm²,对亚甲基蓝的降解率也增至92%,在降解过程中电极具有良好的稳定性。光阴极方面,论文通过湿化学法得到CuO NWs,然后通过旋涂的方法将ZnO NWs沉积在CuO NWs上得到ZnO/CuO b-NWs纳米异质结结构光阴极材料。通过TEM,XRD,DRS分析确认了ZnO/CuO b-NWs的表面形貌,晶格结构和吸收光谱。光电化学测试结果表明,ZnO/CuO b-NWs电极的光电流比纯CuO NWs电极有明显提升。论文将可见光响应型的BiVO₄/TiO₂ NTs光阳极和ZnO/CuO b-NWs光阴极组装成光催化废水燃料电池,并对其性能进行了研究。结果表明由于双电极体系增强了对可见光的利用效率,所构建的光催化废水燃料电池对葡萄糖、苯酚、甲基橙、刚果红、亚甲基蓝、四环素等污染物的降解表现出良好的性能。