当今,由于化石燃料的巨大消耗所造成的环境污染和能源危机日益严重,清洁能源发电技术在能源消费领域发挥着不可或缺的作用。近年来,质子交换膜燃料电池（PEMFCs）尤其是直接甲醇燃料电池（DMFCs）作为一种能从甲醇氧化过程中大力发电的高效能量转换技术得到了广泛的研究。然而,DMFC的大规模应用不可避免地受到催化剂活性低、催化氧还原反应（ORR）动力学缓慢等因素的制约。ORR是一种复杂的4电子（4e^-）或2e^-反应,涉及O₂双键的断裂和4 O-H键的构成,它们控制着DMFC的性能。本论文制备了两种氧还原性能接近于Pt/C,但耐久性和甲醇耐受性好于Pt/C的ORR催化剂。采用扫描电子显微镜（SEM）,X射线光电子能谱（XPS）等六种方法对所制备的催化剂进行物理化学表征,并采用线性伏安扫描测试（LSV）,旋转环盘电极测试（RRDE）等六种方法对所制备的催化剂进行ORR电化学性能和甲醇耐受性测试。本论文通过简单的水热法,以ZIF-67为模板合成了十二面体Co@N掺杂石墨化碳（Co@DNC）复合材料。然后在多孔Co@DNC复合材料（芯）表面均匀沉积Fe S₂纳米壳层,制备出Co@DNC@Fe S₂复合材料,将其用作碱性条件下DMFC的阴极ORR催化剂。然后调控Fe Cl₃·6H₂O的负载量,研究其对Co@DNC@Fe S₂催化剂形貌和性能的影响。测试得出Co@DNC@Fe S₂-0.5（Co@DNC-to-Fe Cl₃·6H₂O质量比为0.5）催化剂在碱性介质中的ORR催化活性（起始电位为0.942 V,半波电位为0.846 V,与RHE相比）与工业Pt/C（20 wt.%）相当。Co@DNC@Fe S₂-0.5的核壳结构和高活性部分是导致高ORR活性的原因。并且DNC包裹的Co/Co O（起源于表面Co⁰的氧化）具有正电荷,可以优先将O₂吸附在Co-N_x（Co原子与吡啶N结合）活性位点上,然后在Fe S₂中将S-S键与多价氧化还原活性可以通过4e^-途径将电子供应/转移到Co-N_x,从而提高ORR。此外,具有多孔结构的DNC@Fe S₂壳可以保护Co核上的活性位点,并加速ORR相关物质（O₂,OH^–等）向活性位点的质量转移。这项研究提供了一种新的策略,可以使用源自ZIF的核壳结构催化剂来提高ORR活性。此外,我们同样以ZIF-67为模板,采用水热法和高温炭化法制备了十二面体Co Fe₂O₄@NC@Fe₂O₃（简称CFO@NC@Fe₂O₃）复合材料,将其用作碱性条件下DMFC的ORR催化剂。经研究发现CFO@NC@Fe₂O₃-1表现出与Pt/C相当的氧还原性能以及优异的耐久性和甲醇耐受性。这与其产生的Co Fe₂O₄为反尖晶石结构有关,其具有相当大的导电性和表面氧化还原中心,这是由于不同价态的金属在oct位点上的电子跃迁所致。并且具有高密度正电荷的Co O(源自Co²⁺的氧化)促进O₂分子的化学吸附和O-O键的断裂,从而促进ORR活性。此外,由于α-Fe₂O₃的存在形成了保护膜成功保护了活性位点(Co²⁺和Fe³⁺)从而提高催化剂稳定性和耐甲醇性。综上所诉的协同效应表现出CFO@NC@Fe₂O₃-1催化剂的良好性能。