低温燃料电池以其高能效、低污染、安全性高和燃料来源广等特点被认为是21世纪最有应用潜力的新能源技术之一。目前低温燃料电池普遍使用贵金属铂作为催化剂,但铂的资源有限、成本高、稳定性差等一系列问题,严重阻碍了燃料电池的推广和应用。因此,发展廉价的非铂催化剂取代昂贵的铂基催化剂,具有重要意义。掺杂（多孔）石墨烯比表面积高、导热导电性能优良、稳定性好等特性使其成为燃料电池非铂催化剂的首选。然而,目前掺杂石墨烯的制备过程复杂、成本高,很难大规模生产应用。针对此问题,本文采用生物质为原料获得了一种低成本的氮掺杂多孔石墨烯催化剂材料,为大规模制备石墨烯提供了新的思路,并有望替代贵金属催化剂材料,降低燃料电池成本。本文首先选择含氮和植物纤维丰富的多孔豆科生物质材料为前驱体,通过初步碳化、与KOH湿法球磨、高温活化和氨气后处理等工艺得到氮掺杂多孔石墨烯。这种石墨烯材料具有较高的比表面积（1152m²/g）和大量的介孔结构,以及丰富的表面缺陷和有效活性氮含量（3.12at%）。电化学测试表明,该类材料在碱性溶液中的起始电势（E₀=^-0.009 V,vs.SCE）和半波电势(E_1/2=^-0.202 V)与20 wt%商业铂碳（Pt/C）的起始电势（E₀=^-0.007 V）和半波电势(E_1/2=^-0.188V)相近,同时具有比Pt/C更好的耐久性和抗一氧化碳（CO）和甲醇（CH₃OH）中毒能力。在酸性溶液中,该石墨烯催化活性虽不及Pt/C,但其电化学稳定性和抗CO中毒能力均高于Pt/C。基于以上通过KOH活化生物质衍生碳材料得到的优质石墨烯结构和氧还原性能,以及笔者对石墨烯结构催化剂的进一步研究需要,本文又以茄科生物质为前驱体,以其作为固体碳源和自模板,利用其自身多孔结构充分吸附KOH溶液于组织后,通过一步高温活化和氨气后处理等工艺得到了氮掺杂多孔石墨烯。通过这种简单工艺得到的石墨烯质量较高（3⁵层）,具有超高的比表面积（1969m²/g）和大量的的缺陷位点,以及较小的电化学阻抗（51Ω）。作为碱性氧还原催化剂,其半波电势(E_1/2)比Pt/C的高¹0 mV;作为酸性氧还原催化剂,该石墨烯催化活性也与商业Pt/C接近。此外,该石墨烯还具有比商业Pt/C更优异的抗中毒能力（CH₃OH和CO）和电化学稳定性。