微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）是一种能够利用产电微生物去除废水污染物同时产生电能的新型废水处理装置,已应用于反硝化脱氮领域。然而电极与微生物间较低的电子传递效率导致MFC产电和污染物去除性能不高,限制了MFC的应用。阴极材料的理化特性对电子传输能力和电子受体的利用效率起着关键作用。目前,贵金属铂（Pt）是改善MFC电子利用效率常用的阴极修饰材料,其价格昂贵且储量少,增加了MFC的成本。因此,成本低且储量丰富的非贵金属逐渐成为修饰阴极的新选择。其中,Cu2O是一种环境友好且制备成本低的半导体材料,同时,还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide,rGO）可作为Cu2O的碳载体,与Cu2O合成具有较好电催化还原活性的Cu2O/rGO复合材料。本研究将制备的Cu2O和Cu2O/rGO材料修饰阴极用于反硝化MFC中,探究Cu2O和Cu2O/rGO材料修饰阴极对反硝化MFC处理不同浓度NO3--N废水性能的影响,并分析修饰阴极对反硝化MFC产电脱氮性能影响的机理。主要结果如下:1)以水热还原法制备了Cu2O和Cu2O/rGO材料,对其理化特性进行了表征;并将Cu2O和Cu2O/rGO材料修饰于阴极碳布上得到Cu2O阴极和Cu2O/rGO阴极,考察了其电化学特性,结果显示,成功制备得到Cu2O和Cu2O/rGO材料,其比表面积和平均孔体积分别为58.31 cm2.g-1和0.067 cm3.g-1,374.15 cm2.g-1和0.35 cm3.g-1;与Pt/C阴极相比,Cu2O阴极和Cu2O/rGO阴极的交换电流密度提高了90.43%和33.53%,电子转移阻力降低了30.02%和65.75%。2)对Cu2O和Cu2O/rGO修饰阴极反硝化MFC的产电及脱氮性能进行了考察,结果显示,在50～250 mg·L-1 NO3--N浓度下,Cu2O和Cu2O/rGO修饰阴极反硝化MFC的输出电压和脱氮效率与Pt/C-MFC相差不大,然而在300 mg·L-1 NO3--N浓度下,Cu2O-MFC和Cu2O/rGO-MFC的平均最大输出电压较Pt/C-MFC提高了51.04%和49.85%;并且Cu2O-MFC和Cu2O/rGO-MFC对NO3--N去除速率分别为3.06和2.65 g NO3--N·m-3·h-1,较Pt/C-MFC提高了28.10%和16.98%,结果表明Cu2O修饰阴极改善反硝化MFC在300 mg·L-1 NO3--N浓度时的产电性能和NO3--N去除性能最显著。3)通过测量Cu2O-MFC和Cu2O/rGO-MFC电极生物膜中的微生物群落结构、电子转移效率和反硝化相关酶活性等指标,对Cu2O和Cu2O/rGO修饰阴极反硝化MFC性能影响的机理进行了研究,结果显示,相比Pt/C-MFC,Cu2O-MFC和Cu2O/rGO-MFC中,阴极产电菌Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes合计丰度上升了5.26%和19.67%;阴极微生物胞内细胞色素c含量和电子转移系统活性的提高,提高了阴极表面微生物胞内电子传递效率,Cu2O-MFC阴极反硝化酶的活性远高于其他两组,表明Cu2O-MFC阴极电子的消耗更快,从而间接改善了阳极的电子输出量,提高了MFC的产电性能,可能是导致Cu2O-MFC性能较为突出的原因。