燃料电池由于其能量转化效率高、清洁被认为最有潜力的能量转换装置。燃料电池阴极发生的氧气还原反应（ORR）是燃料电池的重要部分,但由于该反应十分缓慢,需要电催化剂来催化其进行。铂基贵金属材料是当前应用最成熟的催化剂,但其价格昂贵,资源稀缺,容易在甲醇和CO条件下中毒等缺陷限制了商业化的发展,因此,寻求低成本、高效率且高稳定的非贵金属催化剂材料对燃料电池的商业化应用具有重要意义。本研究旨在开发一种比商业Pt/C催化剂高效且稳定的过渡金属-氮共掺杂碳基催化剂材料,通过简单热解新型的金属前驱体,氮源和导电碳黑的混合物制备催化剂材料。通过SEM,HRTEM,XRD,XPS,Raman,BET等表征手段对催化剂材料的微观形貌以及内部结构进行分析,采用电化学测试技术研究氧还原电催化性能,耐甲醇性和稳定性。主要工作如下:（1）本研究使用廉价且新型金属前驱体α-亚硝基-β-萘酚铁,氮源尿素和载体导电碳黑来热处理制备高效且稳定的Fe、N共掺杂碳基催化剂（Fe/Fe₃C@C/NC）,解决了催化剂制造成本高和活性不高等问题。一系列表征结果证实了石墨层包裹的Fe/Fe₃C纳米颗粒负载在氮掺杂碳基材料上。正由于这种特殊结构提供大量的活性点,催化剂在碱性介质中表现出比商业Pt/C催化剂优异的氧还原催化性能、抗甲醇性和稳定性。值得注意的是,经氮掺杂后,Fe/Fe₃C@C/NC中的包裹结构比Fe/Fe₃C@C（没有掺杂氮）的更耐酸腐蚀,这是由于包裹结构中Fe/Fe₃C与氮以共价键方式配位提供额外的保护。从而,催化剂在酸性介质下也表现出良好的氧还原催化性能和优异的稳定性。（2）本研究使用α-亚硝基-β-萘酚铜,三聚氰胺和导电碳黑来热处理制备Cu、N共掺杂碳基催化剂（Cu-N-KB）。表征结果证实了Cu、N均匀分布在碳载体中,其中铜以晶态的铜粒子和非晶态的Cu-N_x两种方式存在,这有效解决了催化剂中金属的团聚以及材料结构和成分的不均匀性等问题。催化剂高的比表面积与介孔结构的组合确保了大量的活性位点和快速的传质效率。所获得的催化剂在碱性介质中表现出比商业Pt/C催化剂优异的氧还原催化性能,抗甲醇性和稳定性。铜的掺杂对催化剂至关重要。铜掺杂后不仅增加了催化剂的总氮量,而且降低了催化剂的电化学阻抗从而提高电子的传导效率和传质效率。值得注意的是,铜粒子的酸浸,催化剂性能明显下降。