由于和人类社会的发展息息相关，能源与环境无疑成为了当今世界共同关注的两大话题。全球能源消费量的不断增长和能源的不断消耗导致的环境问题日益严峻，使得人类开发清洁可再生能源的需求迫在眉睫。光催化燃料电池（PFC）作为一种能够在去除污染物的同时回收污染物中所蕴含的化学能的技术，逐渐发展成为一个新兴的研究方向。本文选用钒酸铋薄膜电极作为光阳极，以氧化铜/氧化亚铜异质结薄膜电极为光阴极，设计出一种具备可行性的光催化燃料电池体系，选取了苯酚作为目标污染物。一方面，利用光生电子和光阴极类芬顿反应活化投加到体系中的过氧化氢，与光阳极的光电催化氧化耦合，开展了催化降解有机污染物的研究；另一方面，探究了贵金属银离子和苯酚共存情况下，PFC体系同时降解有机物和回收贵金属银的效果和反应机理。研究的主要内容和结果如下：

      （1）由非贵金属异质结薄膜电极——Cu2O/CuO光阴极和半透明薄膜电极——BiVO4光阳极组成自偏压PFC体系。该体系的半导体阳极BiVO4和半导体阴极Cu2O/CuO组合成PFC后，PFC体系的光电性能表现出协同效应：在λ ≥ 420 nm可见光下，BiVO4-Cu2O/CuO体系的短路电流(JSC)为0.30 mA?cm- 2，高于BiVO4-Pt和Pt -Cu2O/CuO体系的JSC之和0.25 mA?cm- 2。将该体系成功应用于苯酚的降解，5mg/L的苯酚在21h内完全去除，高于BiVO4-Pt(67.3%)和Pt -Cu2O/CuO(84.6%)两个体系的去除效果。

      （2）在光电催化高级氧化的基础上，向PFC体系中加入了过氧化氢（H2O2），以改善PFC体系对有机污染物的降解效果。实验结果表明在溶液初始pH=6.0，投加5 mM H2O2的实验条件下，5 mg/L的苯酚可在120分钟内完全去除，相比未投加时15.2%的去除效率有效提高，体系相应的动力学常数也从0.136 h-1提高到2.568 h-1。实验研究了H2O2投加量和溶液初始pH值对苯酚降解效果的影响，实验结果发现，随着H2O2投加量的增加和溶液初始pH的降低，苯酚的降解也随之提高。实验证明，PFC体系中H2O2的加入有效增加了反应过程中?OH的产量，从而强化了苯酚的降解效果。通过ESR测试和自由基淬灭实验检测了体系内的自由基，结果表明，反应体系中的氧化物种为?OH，?O2-和光生空穴，其中?OH起主要作用。通过XPS等表征手段对反应前后的光阴极的形貌分析，发现阴极上存在Cu+ 和Cu2+之间的循环，证明H2O2被光生电子和光阴极Cu2O/CuO表面的类Fenton反应所共同活化。

      （3）将PFC体系用于降解有机物污染物苯酚同时回收贵金属银。当银离子初始浓度为40 mg/L时，反应时间在4h内，相比于不含银离子的体系，苯酚去除率从37.2%提高到86.4%，银可完全回收。研究了溶液初始pH和银离子初始浓度对苯酚降解效率的影响，发现随着银离子初始浓度的增加和溶液初始pH的降低，苯酚的降解也随之加快。通过自由基淬灭实验和ESR测试发现，反应体系中存在的氧化性物种为光生空穴，?O2-和?OH，其中对有机物的降解起主要作用的是光生空穴。通过SEM、XPS和XRD等表征手段对反应前后的光阳极和光阴极进行分析，证明光阳极表面有Ag和Ag2O沉积，光阴极表面则是Ag单质。进一步提出反应机理：光阳极上沉积的Ag2O与BiVO4形成异质结，促进光生电子和空穴的分离，空穴、?O2-和?OH对有机污染物的降解起主要作用；光阴极上的银单质主要通过光生电子还原生成。