燃料电池是一种集安全性、环保性和高效性等优点于一体的能量转换装置,但是由于氧还原反应（ORR）的动力学缓慢阻碍了其广泛应用。探索造价低廉、使用寿命长的高性能ORR催化剂是目前提升燃料电池阴极反应速率的研究热点。二氧化锰在自然界中的储备丰富,更重要的是,独特的结构使其具有优秀的电化学活性。然而其电导率较低,不利于电子传递,影响催化剂在ORR过程中的催化效率。掺杂异质元素的碳材料和氧化铁均具有较强的电子传输能力,将其与二氧化锰复合,可以增强材料本身的导电能力,达到提升催化剂的电催化性能的目的。本文将含过渡金属锰的化合物分别与氮、硫双掺杂的碳材料以及氧化铁复合制备ORR催化剂,同时对其进行了相关实验和电化学测试。详细工作内容如下:1.以含锰化合物为前驱体,樟脑磺酸为硫源,过硫酸铵为氧化剂,使聚苯胺在其表面生长,形成纳米复合材料,进一步退火处理得到MnO-₂与氮和硫共掺杂碳材料的复合材料（N,S-C/MnO-₂）,所得材料具有良好的ORR活性。以可逆氢电极为参照,N,S-C/MnO-₂在0.1 M KOH溶液中的起始电位是0.891 V,半波电位为0.796 V。值得注意的是,N,S-C/MnO-₂极限电流密度甚至赶超商业Pt/C催化剂,其在电位为0.565 V时,可达5.182m A cm^-2。除此之外,N,S-C/MnO-₂还表现出比Pt/C更好的稳定性和抵抗甲醇毒化的能力。循环20000 s后,N,S-C/MnO-₂仅出现9%的电流损耗。N,S-C/MnO-₂极为出色的ORR催化活性可归因于MnO-₂纳米颗粒中大量存在的Mn3+及其与杂原子掺杂碳材料的协同作用。2.通过使用高锰酸钾和三氯化铁作为起始原料在水溶液中反应,随后进行水热反应和高温煅烧处理工艺制得MnO-₂/Fe₂O₃纳米复合材料。三氯化铁的水解产生的氢离子与高锰酸钾共同反应生成MnO-₂,同时有利于缩短三氯化铁水解的反应历程。合成的MnO-₂/Fe₂O₃纳米复合材料具有较高的氧还原反应活性,相对于可逆氢电极而言,起始电位和半波电位分别为0.953 V和0.859 V,在0.565 V时的极限电流密度为4.857 m A cm^-2,与商业Pt/C催化剂相当。催化性能的提升与MnO-₂/Fe₂O₃材料中高含量三价锰离子产生和相应的氧空位有关。此外,可以通过涂覆一层聚苯胺衍生的碳材料来解决MnO-₂/Fe₂O₃纳米复合材料较差的稳定性问题。