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燃料电池作为高效、环境友好的电化学发电装置，受到了越来越多的关注。阴极氧还原反应是决定燃料电池性能最重要的，也是最关键的因素之一。因而高活性的催化剂对于氧还原反应来说是非常重要的。虽然铂基金属是最好的还原反应催化剂，但是，高成本、低稳定性限制了其用于大规模生产。非贵金属催化剂和非金属催化剂成为了氧还原反应中替代铂基催化剂的首选。而氮掺杂纳米管催化剂已经被证明具有非常优越的氧还原活性。传统的制备NCNT的方法主要是化学气相沉积法，该方法所制备的NCNT产量较低、成本高、副产物多、氮含量无法控制，且尾气易对环境造成污染。针对现有氮掺杂碳纳米管制备方法存在的问题，本课题采用双温区法制备氮掺杂碳纳米管。先将固体碳源和氮源前驱体置于低温区加热升华，然后通过载气将升华的前驱体带入高温区进行碳纳米管的沉积。这种将前驱物置于低温区的方法可以有效避免进气管道和设备接口的腐蚀，同时载气流速比较低，前驱物可以在高温区充分反应，提高氮掺杂碳纳米管的产量。本文首先在不同温度下制备NCNT催化剂，具体方法如下：将前驱物二茂铁和三聚氰胺置于低温区，温度控制在500℃（高于前驱物升华温度），高温区放置一石英片，温度分别选择750℃、800℃、850℃，沉积时间为40分钟，制得NCNT。然后将所制得的NCNT于湿空气中225℃下氧化10h，然后将上述产物用浓硝酸加热煮沸回流5h，经过滤、洗涤、烘干后得到纯化的NCNT催化剂。由SEM、TEM和氧还原活性测试得知，800℃制得了较多垂直排列的NCNT阵列，碳纳米管呈竹节状排列，活性较好，EDS测试证实氮成功掺入纳米管中。XPS测得氮含量为2.44%。然后，在不同沉积时间下制备NCNT催化剂，具体方法如下：将前驱物二茂铁和三聚氰胺置于低温区，温度控制在500℃，高温区放置一石英片，温度控制在800℃，沉积时间分别选择10分钟、20分钟、40分钟，制得NCNT。由SEM、TEM和氧还原活性测试得知，沉积20分钟制得了垂直排列的NCNT阵列，管径分布均匀，活性很好。通过XPS测试得到了NCNT中N含量为4.55%。通过拉曼光谱测试得到了NCNT的缺陷程度为4.6。最后，本文以尿素替代三聚氰胺作为固体氮源制备了NCNT，高温区控制在800℃，沉积时间为20分钟。但是所制备的NCNT杂乱无序。XPS测得氮含量仅为2.10%。拉曼光谱测得NCNT缺陷程度为2.5。氧还原活性也比同等条件下以三聚氰胺做氮源制备的NCNT的差。其原因可能与前驱物的结构及氮含量有关。