当今社会面临着环境污染和能源短缺的危机,氢气作为绿色可再生能源具有广泛的应用前景。微生物光电化学池（Microbial photoelectrochemical cell,MPEC）作为一种新型产氢技术引起人们的广泛关注。MPEC主要是通过利用微生物催化氧化作用及太阳能照射光阴极实现有机物的降解同时达到产氢的目的。在MPEC系统中光阴极材料的选择非常重要。本文制备了两种不同的石墨相氮化碳（g-C3N4）基复合光阴极材料,对其进行表征并测试其光电催化性能。以剩余活性污泥作为阳极室有机污染物构建了MPEC系统,研究了两种复合光阴极在施加不同外加电压条件下对MPEC系统产氢和污泥降解的影响。主要研究内容和结果如下:（1）将石墨氮化碳（g-C3N4）和氮掺杂碳量子点（N-CQDs）负载在氧化镍纳米片（Ni O NAs）上制备了Ni O NAs/g-C3N4/N-CQDs复合光阴极。在可见光条件下,Ni O NAs/g-C3N4/N-CQDs电极在0.4 V（vs.RHE）偏压下的光电流可达到-570μA·cm-2左右。相比Ni O NAs/g-C3N4光电响应提高了约1倍。用Ni O NAs/g-C3N4/N-CQDs光阴极和改性碳纤维刷生物阳极构建MPEC系统,研究了0 V电压和0.8 V电压下的产氢和污泥减量情况。相比0 V外加电压,施加0.8 V电压时,MPEC系统从初始电流密度0.13 m A·cm-2左右提高到了0.85 m A·cm-2左右,且电流密度变化随时间相对稳定。0.8 V电压下,经过56 h的运行MPEC系统中阳极污泥的TCOD、SCOD、TSS、VSS、蛋白质、多糖和VFAs降解率分别为66.71%、79.25%、23.42%、46.29%、11.34%、60.09%和18.56%。比0 V电压条件下分别提高了1.39、1.07、0.48、0.65、2.53、0.28和1.46倍。在0 V条件下MPEC系统能够实现自发产氢,但由于产氢量较少无法检测出氢气含量。而在0.8V电压下,MPEC系统的产氢量为3.6 m L,平均产氢速率为0.064 m L·h-1,其库伦效率、法拉第效率、能量转化率和氢气转化率分别为1.68%、85.80%、18.79%和1.75%。（2）将合成的g-C3N4/CQDs/Bi OBr催化剂粉末刷涂在泡沫镍上制备了g-C3N4/CQDs/Bi OBr复合光阴极。在可见光照射下,通过光电流测试表明,g-C3N4与Bi OBr复合后形成传统异质结可有效提高光电流响应。而与g-C3N4/Bi OBr相比,在加入CQDs之后,g-C3N4/CQDs/Bi OBr复合材料形成Z型异质结有效提高了光电流响应。在光照条件下,g-C3N4/CQDs/Bi OBr电极的电流密度在-0.4 V（vs.Ag/Ag Cl）时达到-3.25 m A·cm-2,约为g-C3N4/Bi OBr(-2.25 m A·cm-2)的1.4倍和g-C3N4(-1.8 m A·cm-2)的1.8倍。将g-C3N4/CQDs/Bi OBr光阴极和改性碳纤维刷构建MPEC系统,研究了0.6 V和0.8 V外加电压下的产氢和污泥减量情况。结果表明:0.8 V电压下TCOD、SCOD、TSS、VSS、蛋白质、多糖和VFAs降解率分别为57.18%、82.64%、64.98%、86.39%、42.81%、67.34%和29.01%,相对于0.6 V电压条件下分别提高了0.24、0.19、0.53、0.19、0.34、0.18和0.45倍。在0.6 V电压下,系统的库伦效率、法拉第效率、能量转化率和氢气转化率分别为1.42%、72.54%、10.75%和1.63%,当电压增大到0.8 V时分别增大到1.95%、95.12%、35.19%和3.71%。0.6 V和0.8 V电压下总产氢为1.2 m L和8.9 m L,平均产氢速率为0.021 m L·h-1和0.13 m L·h-1。0.8 V电压的平均产氢量是0.6 V的6.25倍。施加较高电压明显增大了光阴极的产氢量同时也有效提高了产氢周期。