面对传统化石燃料引发的能源危机和环境问题,迫切需要可持续的清洁能源来改善这些情况。燃料电池和金属空气电池凭其能量转换效率高、安全和环境友好等优点备受关注。氧还原反应（ORR）是此类能源装置的关键半反应,但其动力学十分缓慢。铂基催化材料能有效提高氧还原反应的效率,但铂昂贵且稀少难以大规模应用。可见,有必要开发新型高效、高稳定性且价格低廉的非贵金属催化剂。金属有机框架材料（MOFs）是由金属离子或离子簇与有机配体通过配位键形成的3D多孔材料,具有孔道结构丰富、比表面积较大、组分可调、结构稳定等优势,通过金属掺杂大幅增加活性位点的可接触性,能有效提高氧还原反应效率,是一类极具应用前景的非贵金属催化剂。本文对此开展了一系列研究。（1）热解条件对催化材料ORR性能的影响至关重要,但目前关于其影响的系统研究较少。本文以溶剂热法制备的Co掺杂沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）为研究对象,研究了不同温度、不同升温速率和不同热解方式（一步和两步热解）对材料催化活性的影响。研究发现,降低升温速率有利于提高碳化完整度,进而改善材料的催化活性。另外,分步热解是改善材料催化活性的有效方法。在低温阶段采用较低的升温速率,高温阶段采用相对较高的升温速率可以获得较好活性的催化剂,在碱性介质中的半波电位可达0.82 V（vs.RHE）。（2）研究了双金属共掺杂对材料催化性能的影响。以六水合硝酸钴和乙酰丙酮铁作为金属源,引进ZIF-8内部,制备出Fe Co共掺杂的ZIF-8,最后通过高温热解得到包含Fe Co的衍生碳材料。通过调节Fe与Co的掺杂比例,发现当Fe:Co=1:1时,催化剂具有ZIF框架和碳纳米管共存的形貌,并获得了较高的石墨化程度,使Fe Co-NC能够获得较好的活性,并表现出起始电位为0.91 V（vs.RHE）,半波电位为0.82 V（vs.RHE）,在稳定性测试中电流保留率可以达到82%。（3）进一步研究了Co-ZIF和石墨烯杂化材料的催化性能。通过改变ZIF颗粒的生长方式,将Co-ZIF原位生长于表面含有多种含氧基团的还原氧化石墨烯（r GO）上,成功制备了Co-ZIF/r GO复合材料。通过调节r GO的添加比例,发现随着r GO的增加,Co-ZIF颗粒的分布从团聚状态转变为离散状态。当r GO添加比例达到1.5时,Co-ZIF能够分布均匀在r GO的表面,使得Co-N-C/r GO-1.5的活性和稳定性达到最佳,其碱性介质中的半波电位为0.825 V（vs.RHE）,稳定性测试中的电流密度最终持有百分比要优于Co-N-C和Pt/C。