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微生物燃料电池(MFC)作为一种清洁能源技术，具有同步降解废水并产电的独特优势，因此得到了研究者们的广泛关注。MFC阳极作为微生物附着繁殖的场所，是影响MFC产电性能和降解废水效率的关键因素。本论文主要研究了聚吡咯复合材料的制备及其作为MFC阳极时电池的产电和对偶氮染料的脱色性能。
以碳刷(CB)为基体，制备了聚吡咯/石墨烯气凝胶复合电极(PPy/GA/CB)，SEM测试表明该材料具有高度有序的三维大孔结构，可以为微生物附着提供大量空间。将其作为MFC阳极时，电池最大功率密度达到了2.07W/m2，是CB、GA/CB阳极MFC的1.51倍和1.18倍。此外，在储能性能测试中，充电45min时，PPy/GA/CB阳极的储存电量达到了4095C，是GA/CB阳极的1.75倍。高通量分析测试表明，PPy/GA/CB阳极生物膜菌落与GA/CB相比更具有多样性，两者的优势菌种均为拟杆菌纲和变形菌纲，其在PPy/GA/CB阳极生物膜菌落中所占比例分别为15.29%和39.62%，在GA/CB阳极生物膜菌落中所占比例为46.02%和17.63%。在刚果红脱色实验中，PPy/GA/CB阳极MFC在44h内对100mg/L初始浓度的刚果红的脱色率达到了80.86%，是CB、GA/CB阳极MFC的1.33倍和1.09倍。
利用CB作为基体，以吡咯单体作为还原剂，通过简单的一步法制备了聚吡咯-石墨烯水凝胶电极(PPy-GH/CB)。该材料具有三维多孔网络结构，聚吡咯可以均匀的分散在石墨烯表面。将其作为MFC阳极时，电池最大功率密度达到了1.92W/m2，是CB阳极MFC的1.4倍。在储能性能测试中，该MFC在充电45min时，存储电量达到了3948C。在甲基橙脱色实验中，脱色率会随甲基橙初始浓度增大而减小，但单位时间内的脱色量会增加。在同步脱色的过程中，甲基橙初始浓度相对较低时，MFC仍然具有较好的产电性能。
以不锈钢网(SS)作为基体，通过液相界面反应，制备了聚吡咯水凝胶电极(PPy/SS)和聚吡咯-二氧化锰水凝胶电极(PPy-MnO2/SS)。SEM结果表明，二氧化锰的复合可以使聚吡咯颗粒粒径减小。将SS、PPy/SS、PPy-MnO2/SS作为MFC阳极时，电池最大功率密度分别为0.19W/m2、2.46W/m2、2.77W/m2。在充电45min时，PPy-MnO2/SS阳极的存储电量是PPy/SS阳极的1.29倍。使用PPy-MnO2/SS阳极MFC对不同初始浓度的刚果红进行脱色处理，脱色率随刚果红初始浓度的增大而减小。
以碳刷(CB)为基体，制备了聚吡咯/石墨烯气凝胶复合电极(PPy/GA/CB)，SEM测试表明该材料具有高度有序的三维大孔结构，可以为微生物附着提供大量空间。将其作为MFC阳极时，电池最大功率密度达到了2.07W/m2，是CB、GA/CB阳极MFC的1.51倍和1.18倍。此外，在储能性能测试中，充电45min时，PPy/GA/CB阳极的储存电量达到了4095C，是GA/CB阳极的1.75倍。高通量分析测试表明，PPy/GA/CB阳极生物膜菌落与GA/CB相比更具有多样性，两者的优势菌种均为拟杆菌纲和变形菌纲，其在PPy/GA/CB阳极生物膜菌落中所占比例分别为15.29%和39.62%，在GA/CB阳极生物膜菌落中所占比例为46.02%和17.63%。在刚果红脱色实验中，PPy/GA/CB阳极MFC在44h内对100mg/L初始浓度的刚果红的脱色率达到了80.86%，是CB、GA/CB阳极MFC的1.33倍和1.09倍。
利用CB作为基体，以吡咯单体作为还原剂，通过简单的一步法制备了聚吡咯-石墨烯水凝胶电极(PPy-GH/CB)。该材料具有三维多孔网络结构，聚吡咯可以均匀的分散在石墨烯表面。将其作为MFC阳极时，电池最大功率密度达到了1.92W/m2，是CB阳极MFC的1.4倍。在储能性能测试中，该MFC在充电45min时，存储电量达到了3948C。在甲基橙脱色实验中，脱色率会随甲基橙初始浓度增大而减小，但单位时间内的脱色量会增加。在同步脱色的过程中，甲基橙初始浓度相对较低时，MFC仍然具有较好的产电性能。
以不锈钢网(SS)作为基体，通过液相界面反应，制备了聚吡咯水凝胶电极(PPy/SS)和聚吡咯-二氧化锰水凝胶电极(PPy-MnO2/SS)。SEM结果表明，二氧化锰的复合可以使聚吡咯颗粒粒径减小。将SS、PPy/SS、PPy-MnO2/SS作为MFC阳极时，电池最大功率密度分别为0.19W/m2、2.46W/m2、2.77W/m2。在充电45min时，PPy-MnO2/SS阳极的存储电量是PPy/SS阳极的1.29倍。使用PPy-MnO2/SS阳极MFC对不同初始浓度的刚果红进行脱色处理，脱色率随刚果红初始浓度的增大而减小。