随着世界气候的日益变暖,化石能源的日益减少,人类越来越重视开发绿色清洁能源。燃料电池是一种能源转换装置,可以将化学能通过电化学反应转换成电能。因为需要价格不菲、资源短缺的铂催化加速缓慢的氧还原反应(ORR),所以开发高效低成本的催化剂对燃料电池大规模商业化具有重要的意义。由于钴-氮-碳催化剂不仅价格便宜,而且具有接近铂基催化剂的电催化性能,因此本论文制备了一系列的钴-氮-碳氧还原催化剂,主要包括以下三个内容:(1)以六水合硝酸钴和聚乙烯吡咯烷酮为原料,通过静电纺丝法成功合成了钴、氮共掺杂碳纤维催化剂。实验结果表明,Co-N-C-87.6催化剂不仅具有接近商业Pt/C催化剂的氧还原催化性能,而且也表现出较好的稳定性和甲醇耐受性。(2)以聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、气相二氧化硅和四水合醋酸钴为前驱体,通过静电纺丝法和硬模板法成功合成了钴、氮共掺杂介孔碳球催化剂。通过研究改变不同钴含量的催化剂,我们发现Co-N-C-37.5催化剂不仅具有较大的比表面积(419 m2 g-1),而且也具有良好的氧还原性能。(3)以单水乳糖、六水合硝酸锌、六水合硝酸钴、去离子水为原料,通过发泡剂发泡法成功合成了钴、氮共掺杂碳纳米片催化剂。实验结果表明,Co-N-C-43.8催化剂具有比商业Pt/C催化剂好的氧还原催化性能,起始电位、半波电位和极限电流密度分别高了31 m V、3 m V和3 m A cm-2,同时,也表现出优异的稳定性和甲醇耐受性。