由于不可再生资源的稀缺性,以及过度使用石油资源所造成的空气污染等问题,人们迫切需要清洁能源来解决能源和环境等问题,而在众多清洁能源中,氢能由于来源广泛,燃烧热值高等优点而备受人们关注。质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）是一种直接将氢能转换成电能的装置。其阴极氧还原反应对于整个系统而言是反应较慢,因此研究高效的阴极催化剂具有非常大的意义。Pt基等贵金属催化剂目前在PEMFC的阴极催化性能最好,但贵金属的稀缺性以及价格昂贵等问题严重影响了其商业化的应用。因此,研究人员致力于开发廉价的非贵金属催化剂来取代贵金属催化剂。目前,金属-氮-碳（M-N-C,其中M代表Fe,Co,Ni,Mn等过渡金属）被视为最有潜力取代Pt/C的非贵金属氧还原催化剂。但目前这类催化剂还存在一定的问题:大部分的催化剂在碱性介质中的氧还原的活性高,但在酸性介质中的活性依然不理想,并且部分的氧还原催化剂并没有通过PEMFC来表征其电池性能。目前制备氮掺杂碳催化剂在制备过程中添加炭黑等高比表面积的材料作为碳源,步骤繁琐。针对这一问题,本文选用碳化后的ZIF-8作为超高比表面的碳材料。同时通过设计简单的合成方法制备出一系列非贵金属氧还原催化剂,并作为阴极催化剂应用在PEMFC中:（1）ZIF-8为碳源,二茂铁为铁源,通过球磨使前躯体均匀混合,分别在氮气和氨气中经过900℃的高温热处理得到催化剂。最优样品Fe NC-1:30在酸性介质中半电池测试的起始电位为0.95 V vs.RHE,半波电位为0.78 V vs.RHE。在PEMFC全电池测试中,Fe NC-1:30催化剂在0.7 V的电压下电流密度达到0.38 A cm^-2。（2）以ZIF-8为碳源,MIL-101（Fe）为铁源,经过球磨使得前驱体均匀混合,分别经过氮气和氨气950℃高温处理得到催化剂,其中氨气可提供氮源。最优样品Fe NC-1:20在酸性介质中半电池测试的起始电位为0.96 V vs.RHE,半波电位为0.79 V vs.RHE。在PEMFC全电池测试中,Fe NC-1:20催化剂在0.7 V的电流密度达到0.34 A cm^-2。（3）利用ZIF-8作为碳源,NH₂-MIL-101（Fe）作为铁源和氮源,经过球磨使得前驱体均匀混合,先后经过氮气和氨气中950℃高温处理得到催化剂。最优样品Fe NC-1:15在酸性介质中半电池测试的起始电位为0.98 V vs.RHE,半波电位为0.8 V vs.RHE。在PEMFC全电池测试中,催化剂Fe NC-1:15在0.7 V的电流密度达到0.51 A cm^-2,最大功率达到895 m W cm^-2。