化石能源即将枯竭的危机以及化石燃料的使用造成了严重的环境污染问题,寻找可替代的清洁、可持续能源成为研究热点。燃料电池作为一种清洁、高效的发电装置,有广阔的应用前景。氧还原反应（ORR）是燃料电池的阴极反应,其动力学迟缓是燃料电池阴极面临的主要问题之一。阴极Pt/C催化剂存在资源稀缺、成本高、稳定性差等缺点,限制了燃料电池的大规模商业化。另外,以甲醇为燃料时,甲醇溶液会通过质子交换膜从阳极向阴极渗透,降低电池开路电压和电流效率。因此,需要开发高性能、高稳定性、耐甲醇的非铂催化剂。金属有机骨架（MOF）材料具有结构多样、易于功能化修饰、孔径可调控等优点。作为MOF的子系列,沸石咪唑脂骨架化合物（ZIF）因其高比表面积、孔径规则、金属原子分布均匀和富含氮等优点成为研究的热点。本论文以Co-ZIF和Zn-ZIF衍生的过渡金属/杂原子掺杂碳催化剂为研究对象,通过结构调控、硫掺杂等方式提高其催化ORR的性能。主要研究内容如下:（1）在花状和叶片状Zn-ZIF（FL-Zn-ZIF）表面生长ZIF-67,成功制备了花状和叶片状的核壳结构FL-Zn-ZIF@ZIF-67。通过在惰性气氛中高温煅烧,FL-Zn-ZIF@ZIF-67转变成Co和N掺杂的碳纳米管包覆花状和叶片状分级多孔碳（Co,N/FLC@CNT）。自催化形成的CNT分布在叶片和花表面及边缘,有利于提高材料的导电性。Co,N/FLC@CNT呈现出外部以介孔为主、内部以微孔为主的分级多孔结构,可以促进ORR过程中O2的扩散及缩短离子和电子的转移路径。Co,N/FLC@CNT催化剂在碱性溶液中表现出良好的ORR催化性能(起始电位为0.95 V,半波电位为0.82 V,E1/2处对应的电流密度为2.9 m A cm-2,其极限扩散电流密度与Pt/C相当)。该材料催化ORR按4e-转移路径进行。计时电流测试表明,20000 s后其电流密度保持率为99.2%,具有良好的长期稳定性。Co,N/FLC@CNT催化剂具有比商业Pt/C更好的甲醇耐受性和耐久性。（2）在CNT表面生长Zn Co-ZIFs,通过CNT将ZIFs串联,并进行原位硫掺杂制备S/Zn Co-ZIFs/CNT。不同硫脲含量的S/Zn Co-ZIFs/CNT经高温热处理后,形成一系列Zn Co/NSC/CNT催化剂。平均粒径约为12 nm的Zn Co粒子被NSC包覆并分布在CNT表面。CNT的加入提高了材料导电性,而S掺杂可以提高催化剂中石墨-N的含量,其中Zn Co/NSC/CNT-5的石墨-N含量最多,其电化学活性表面积也最大,具有最多的活性位点。在碱性电解液中,Zn Co/NSC/CNT-5具有与商业Pt/C相当的ORR催化性能(起始电位达到0.985 V,半波电位为0.825 V,极限扩散电流密度为5.13 m A cm-2,Tafel斜率为85.6 m V dec-1)。其催化ORR时电子转移数n为3.8,接近商业Pt/C（3.95）。Zn Co/NSC/CNT-5拥有比商业Pt/C更好的甲醇耐受性及长期稳定性。2000次加速循环耐久性测试前后,其ORR极化曲线几乎没有变化。