能源危机使发展新型能源成为当前最紧急的任务之一,燃料电池由于能量效率高、环境友好和可持续等特点,得到了广泛的关注。传统燃料电池的电极材料通常是由铂、钌、铱等贵金属催化剂组成的,虽然其催化效率高,但是有限的储量、高昂的价格和较差的稳定性限制了燃料电池的大规模商业化应用。因此制备一种催化活性高,成本低,稳定性好的电催化剂是非常必要的。目前正在研究的具有高效活性位点的材料包括不含金属的杂原子（N,P,S）掺杂碳材料,过渡金属氮掺杂（M-N-C、M为铁、钴、钼、镍、铌）材料、金属氧化物、过渡金属酞菁（卟啉）及其与碳纳米材料复合物。其中,过渡金属杂原子掺杂材料由于具有高的电化学催化活性和优异的稳定性成为目前研究的热点。本论文主要包括以下二个部分:（1）采用硬模板法合成一种新型的Fe₃C纳米颗粒负载的3D多孔氮掺杂碳（Fe₃C/NC）作为高效的氧还原催化剂。实验结果表明,催化剂的电催化活性取决于热分解温度及前体的组分,在1000℃热解时获得的材料（命名为Fe₃C/NC-1000）的催化剂电催化活性最好,与Pt/C（20 wt.%Pt）相比具有更正的起始和半波电位,并且显示出较好的甲醇交叉反应耐受性,在经过3000次循环伏安测试后,起始电位和半波电位偏移的程度可以忽略不计。（2）采用微乳法成功合成一种新型的锌钴硫氮共掺杂碳空心球材料（Zn@Co/NSC）作为高效的酸碱性介质中的氧还原反应催化剂（软模板）。该方法将微乳的球形结构与MOFs的生长特性相结合,制备出具有空心球形结构的Zn@Co/NSC催化剂。催化剂在碱性和酸性介质中的氧还原起始电位分别为1.0和0.882 V,同时催化剂还具有良好的稳定性和耐甲醇性。