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随着能经济的迅速发展,对能源的需求和消耗日益加剧,使得寻找可再生能源的任务迫在眉睫。微生物燃料电池（Microbial fuel cells）由于其可通过微生物的自身代谢作用把废水中所含的有机废物转化为电能的同时还可以进行污水处理,受到了人们的广泛关注。但是,目前微生物燃料电池存在着许多限制性问题如输出电压,功率密度较低以及阴极催化剂成本较高限制了微生物燃料电池的大规模和商业化的应用。本文章从降低阴极催化剂成本和提高催化剂催化活性的角度出发,对二氧化铈进行改性并通过引入不同的碳基底来提高微生物燃料电池的产电性能。通过采用X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征手段对制备材料的物质组成和结构进行了详细的分析。通过循环伏安（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试对其进行了催化活性的分析。此外,还通过旋转圆盘电极（RDE）测试并根据Koutecky–Levich方程计算出氧还原过程中的电子转移数（n）。利用膨胀石墨,尿素,硝酸铈和硫酸铜分别作为碳源,铈源和铜源,将通过无溶剂混合法制备的金属氧化物复合体CeO2-CuO作为活性成分嵌入到石墨中形成CeO2-CuO/EG复合体。对于二氧化铈-氧化铜（CeO2-CuO）的复合体系中,二氧化铈因具有的良好的储氧能力可保证阴极上具有充足的氧气浓度,氧化铜的存在可促使更多增加活性位点被暴露。此外,碳基底材料具有良好的导电性,可提高电子传输效率,这些结构优势保证了复合材料的催化性能。在CV和LSV测试中,CeO2-CuO/EG复合体均表现出较大的电流密度,说明了其良好的电催化活性。将CeO2-CuO/EG复合体作为微生物燃料电池的阴极并同时负载1000Ω的电阻,连续运行1700h,其最大输出功率密度可达到992.6 mW m–2,高于商业Pt/C。为了进一步提高微生物燃料电池的输出功率,对二氧化铈进一步改性。利用柚子皮、硫脲和硝酸铈分别作为碳源、硫源、氮源和铈源通过一步原位还原法制备了新型氮,硫共掺杂碳基负载铈物种催化剂（Ce-species/NSC）并通过改变碳化温度探索其晶相转变的机理。制备的催化剂是一种有序的介孔结构并且其表面具有丰富的活性位点。将Ce2O2S/NSC–950作为MFC阴极催化剂,其最大功率密度可达到1087.20 mW m-2,优于商业Pt/C(989.31 mW m-2)。在运行80d后,Ce2O2S/NSC–950的功率密度仅下降了8.7%,与铂碳相比（36.7%）显示出很好的耐久性和长期运行稳定性。具有高ORR催化活性和耐久性的Ce-species/NSCs催化剂可以为进一步开发应用MFC阴极打开了新的窗口。