传统化石能源燃烧造成的污染引发了人们对环境恶化的担忧,清洁能源的利用和开发正受到广泛关注。质子交换膜燃料电池能量转换效率高,产物多为清洁无污染的水,是十分具有发展潜力的新型能源装置,特别是在商业化应用和开发方面仍然有巨大的空间。然而,不幸的是,质子交换膜燃料电池工作温度低,在阴极上发生的氧还原反应仍然需要大量的贵金属铂催化剂,但铂的储量有限,成本高昂,显著阻碍了燃料电池的商业化进程,为了解决这个问题,迫切需要开发适用性更强更廉价的非铂催化剂。在非铂催化剂中,铁氮共掺杂碳材料具有较高的本征催化活性,是目前重要的研究方向和课题。但受制于质子交换膜燃料电池苛刻的使用条件,Fe-N-C催化剂目前的活性和稳定性仍有待提高。金属有机框架由于制备简单、比表面积大、孔结构丰富,在电催化领域有着十分广泛的应用,也是制备高性能Fe-N-C催化剂理想材料。本文通过对MOF前体的合理设计及催化剂制备过程优化,得到了一系列高活性和高稳定性的Fe-N-C催化剂,并利用多种测试方法探究了催化剂结构、活性位点与氧还原催化性能之间的关系,其研究内容主要包括:（1）利用ZIF-8作为构建高效Fe-N-C催化剂的载体,并在前体的合成过程中掺杂乙酰丙酮铁,利用氧化石墨烯进一步对MOF进行陷域,通过简单的高温热解法制备了一系列不同组分的高效Fe-N-C催化剂,高效的铁掺杂和客体限域策略显著提升了催化剂的氧还原活性,在氧还原测试过程中,具有二维多孔纳米片结构的Fe-N/GNs催化剂在酸性测试中半波电位达到0.753 V,碱性测试中半波电位更正,达到0.891 V,氧还原活性与商业铂碳相接近,显示出巨大的应用潜力。（2）针对传统热解型Fe-N-C催化剂活性不足,孔结构较差等缺点,我们提出了一种新颖的双优化策略,在前驱体ZIF-8中构建了大量的封装铁和固有的Fe-N配位,随后在热熔重组过程中引入g-C3N4促进了前体中封装铁及固有Fe-N配位向Fe-Nx活性位点的转化,制备得到了丰富活性位嵌入的多孔网状Fe-N-C催化剂,最佳的催化剂Fe-NPC/GNs-1在酸性介质中半波电位达到0.771 V,碱性介质中半波电位达到0.917 V,高出商业铂碳接近30 m V,且在循环10000圈后,其电位几乎无衰减,显示出在质子交换膜燃料电池和锌空气电池方面的巨大应用潜力。