在众多新兴能源中,微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFC)以其无污染、无能量输入、原料来源广泛等优点受到人们的关注。它是将有机物中的化学能通过微生物作用而转换为电能的装置。从MFC的组成原件结构及产电原理来看,阳极是产电微生物附着生长的主要场所,因此,阳极材料是对MFC产电起决定性作用的因素之一。目前,阳极材料的研发多集中于传统的材料,如碳纸、碳纤维布、碳毡、碳刷等,其不利于微生物附着生长等缺点限制了 MFC阳极的发展。近年来,学者们将研究重点逐渐转向了以导电性好的碳复合材料作为阳极应用于微生物燃料电池中。因此,本文以提高MFC性能为出发点,针对阳极材料所需要的比表面积高、生物相容性好、电导率高等特点,选用多孔碳基复合材料为阳极,采用XRD、Raman、FT-IR、SEM、TEM等分析技术手段对其复合物的结构、组成、表面形貌等进行表征分析:以合成的复合物作为阳极材料用于MFC中,对MFC的产电性能进行测试。1、选择硬模板法对有序介孔碳进行制备,结果表明,这种方法成孔性好、合成孔径稳定、比表面积大,所得到的OMC 比表面积可达到1274m2/g,孔径为3.6nm。通过热聚合法将已制得的OMC与Ni的盐溶液通过浸渍、高温处理后得到Ni/OMC复合物,这种复合材料由于Ni单质可原位催化碳部分石墨化,使复合物导电性更好。对不同的合成条件进行考察后,确定700℃焙烧后得到的1:3的Ni/OMC复合物最适宜作为MFC阳极材料。MFC运行试验发现,此种复合材料可使MFC反应器的欧姆内阻降低,减少启动周期:同时,利用较好的生物相容性、较大的比表面积(1150m2/g)和表面粗糙度促进了微生物在阳极表面的附着生长。2、以化学聚合法合成不同比例的PANI/OMC复合物,对其进行表征,结果表明:虽然复合后产物的SBET(280m2/g以内)降低较多,但是,PANI/OMC复合物的表面粗糙程度和导电性较OMC均有所增加;将制备的不同比例复合物应用到MFC 阳极,进行产电性能的测试,得到PANI/OMC为3:1时效果最好。其原因是:OMC与PANI形成的堆叠结构和凸凹起伏的表面,有利于阳极细菌的附着生长,可以避免MFC频繁更换有机废水(电解质)带来的生物膜脱落问题。通过制备有序介孔碳的复合物以得到比表面积高、表面粗糙的易于微生物生长的材料,这种材料有望替代传统的阳极材料,经本文实验证明复合物确实取得了更好的电化学性能的效果,对比传统的碳刷阳极有显著提高。