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废水中含有大量的有机污染物,而有机物中蕴含着丰富的化学能,开发一种能够在降解有机污染物的同时回收其蕴含的化学能的废水处理工艺具有非常重要的意义。基于光催化原理的光催化废水燃料电池（PFC）能够对污水中有机污染物尤其是难生物降解的污染物的进行降解,并可以将降解过程中产生的化学能转化为电能,在近年来受到广泛的关注和发展,但是现有的PFC关于降解有机物的自由基反应主要发生在电极材料的表面,反应效率较低,PFC性能仍然受到很大的限制。论文在此基础上,首次提出了向传统的PFC中添加亚铁离子来构建一种新型类Fenton-光催化废水燃料电池（Fenton-PFC）体系的新思路,在体系内形成类Fenton的循环反应,将自由基反应从电极表面拓展到至整个溶液体系中,与传统的PFC相比,其自由基反应效率大大增强,从而可以明显地提升光催化燃料电池的有机物降解和发电性能。阳极材料和阴极材料的制备。论文首先制备了二氧化钛纳米管阵列（TNA）光阳极,并采用电镜扫描（SEM）和X射线衍射仪（XRD）检测了其晶格结构。同时,利用硅电池片（SiPVC）镀Pt,制得Pt修饰的SiPVC（Pt/SiPVC）光阴极,其特殊的p-n型结构使其具有很高的太阳光响应效率。TNA光阳极结构均匀整齐,在紫外光（加偏压0.0V vs.Ag/AgCl参比电极）和太阳光（加偏压0.6 V vs.Ag/AgCl参比电极）照射下,光生电流密度分别可达0.53 mA cm-2和0.73 mA cm-2且无明显降低,Pt/SiPVC光阴极在太阳光（加偏压-0.2 V vs.Ag/AgCl参比电极）照射下,光生电流约为0.42 mA cm-2且比较稳定,二者都表现出良好的光电性能和稳定性。类Fenton-光催化废水燃料电池（Fenton-PFC）（TNA-Pt）体系的设计。论文分别以TNA为光阳极材料、Pt黑为阴极材料、FeSO4为Fe2+源、Na2SO4为电解质以及甲基橙为底物在光强为1.0 mW cm-2的紫外光照射下构建成类Fenton-PFC（TNA-Pt）体系。论文针对电解质浓度、溶液的pH值、Fe2+浓度等因素对该类Fenton-PFC体系性能进行了优化研究。结果显示当电解质浓度0.10 M,pH为1.5,Fe2+浓度为0.2 mM时,类Fenton-PFC（TNA-Pt）体系的性能达到最优,其中短路电流密度(Jsc)达1.57 mA cm-2,最大输出功率密度(JVmax)达0.57 mW cm-2,60 min甲基橙的降解率达97.34%。为了进一步评估该类Fenton-PFC体系的性能,论文选择了甲基橙、亚甲基蓝、刚果红和四环素为典型难降解有机污染物,在相同条件下对类Fenton-PFC（TNA-Pt）与传统的PFC（TNA-Pt）的光催化降解效率和发电能力作对比。结果显示,类Fenton-PFC（TNA-Pt）体系对四种典型难降解有机污染物60min的降解率分别是97.34%,95.36%,93.23%和73.80%,比传统PFC（TNA-Pt）分别增加62.35%,51.61%,52.65%和39.40%,同时发电量是该传统PFC的1.21-2.04倍。此结果表明类Fenton-PFC体系可有效的提升传统PFC的性能。双极光响应的类Fenton-PFC（TNA-Pt/SiPVC）体系的设计。为了进一步提高类Fenton-PFC体系的太阳光响应效率,论文选用了具有太阳光响应的Pt/SiPVC为光阴极材料,同时以TNA为光阳极、FeSO4为Fe2+源、0.10 M的Na2SO4为电解质以及亚甲基蓝为底物来在光照强度为100 mW cm-2的构建成双极太阳光响应的类Fenton-PFC（TNA-Pt/SiPVC）体系。结果显示当pH为3.0,Fe2+浓度为0.2 mM时,该类Fenton-PFC体系的性能达到最优,其中短路电流(Jsc)为0.322mA cm-2,最大输出功率密度(JVmax)为0.103 mW cm-2,90 min亚甲基蓝的降解率达91.98%。在相同条件下对类Fenton-PFC（TNA-Pt/SiPVC）与传统PFC（TNA-Pt/SiPVC）做对比时,类Fenton-PFC（TNA-Pt/SiPVC）对甲基橙、亚甲基蓝、刚果红和四环素的90min的降解率分别是91.98%,98.57%,92.36%和68.09%,比传统PFC（TNA-Pt/SiPVC）分别增加29.63%,46.96%,39.71%和28.69%,同时发电量是该传统PFC的1.41-1.60倍。