随着能源消耗与环境问题愈演愈烈，新型能源技术开发应用备受瞩目。微生物燃料电池技术（MFCs）是一项新型产能技术，它可以依靠微生物进行生物质产电，并同时从废水中获取能量，这些能量又以电能和化学能（氢气、甲烷）的形式存在，而非耗费电能。但其较低的功率输出和基质电子恢复率（即库伦效率CE），以及较高的催化材料（商业Pt/C）成本仍成为其大规模应用的主要限制。例如已被设计出的小体积（28cm3）单室空气阴极反应器，它通过减小电极间的距离（4cm）降低电池的内阻来提高MFCs的功率输出，然而随着反应器的运行，有机物从阳极到阴极的交叉污染使阴极表面逐渐形成一层异养微生物膜，导致阴极氧还原过程中氧气的消耗和基质的损失，使得阴极氧还原效率受到抑制，从而使功率输出逐渐下降，氧气浓度和库伦效率也不断降低。本文针对上面提到的单室反应器遇到的问题展开研究，以纳米银/碳复合体作为阴极催化剂材料，通过纳米银的氧还原（ORR）催化活性及其对阴极异养微生物的抑制作用提高MFCs的产电性能。为了进一步提高这种复合物阴极的氧还原能力，本文先后制备了两种类型的阴极材料，以生物质能源废物（柚子皮）作为碳源，分别引入Fe3+和WC作为石墨催化剂和助催化剂相应地改变了复合材料的催化活性和抑菌性能，通过XRD、XPS、Raman、TG-IR、BET、SEM、TEM等物理和化学表征测试手段研究各种产物的晶相、形貌、相变。并通过电化学分析手段，通过检测氧还原过程中的自由基和活性中间体及其电化学行为，分析氧在三相界面发生催化反应的转化历程及影响机制。通过同位热还原的方法，根据碳热还原和基团配位的原理合成纳米银/碳复合物。实验结果表明，采用同步还原法操作简单，容易进行，一方面混合焙烧形成的复合物中，碳层和铁块相互堆积对纳米银起到很好的保护作用，另一方面使银纳米粒子能够均匀分散并与碳紧密结合，从而提高纳米银的催化活性和稳定性；引入Fe3+能够有效促进了碳化物石墨化程度增强导电性，以果皮海绵体作为碳源能够形成相互交织的多孔结构，增加复合物的比表面积，同时在框架中引入四氧化三铁能够有效提高三相界面反应的活性位点，合成高效的电活性催化剂；引入纳米银作为抑菌、氧还原双效催化剂，提高整个MFCs体系的性能。并从材料结构、电化学性能、反应器运行状况出发对MFCs产电性能做对比研究，从而对整个电池体系的性能影响因素进行分析和优化。制得的复合材料可以作为阴极催化剂高效催化MFCs体系三相界面的反应，并展现出了优越产电效果，对微生物燃料电池的工业化应用具有一定的实际意义，同时也具有一定的科学价值和环境意义。