氢燃料电池是一种能量转化效率高、污染物排放为零的新能源转化装置;其阴极发生氧气的还原反应,反应速率低、反应步骤多、中间产物复杂,是燃料电池能源转化效率的决定性步骤。目前阴极氧还原反应依赖于昂贵的铂基催化剂,开发可替代铂碳的非贵金属碳基氧还原催化剂,对推动氢燃料电池发展具有重要意义。多孔碳具有良好的导电性、出色的化学稳定性、高的比表面积和易于调控的组分,是常见的电催化电极材料之一。通过调控多孔碳材料的组分、形貌、结构,可获得较高的氧还原催化性能。首先非贵金属掺杂的碳基材料,打破了纯碳材料的电荷分布、自旋密度,引入了新的活性位点。其次,以多孔碳材料为载体,担载高分散的非贵金属催化剂,可有效提高活性位点的利用率和稳定性。此外,改变多孔碳材料的形貌和结构,也将对引入的活性位点利用率产生重要影响;因此通过模板法构筑合适的孔道结构,可增加材料的比表面积、提升物质和电子的传输能力,最终提升碳基材料的催化性能。基于以上调研,本论文通过模板法制备了两种非贵金属改性的多孔碳材料,并探究其与氧还原催化活性的构效关系。主要成果如下:1、聚苯乙烯为模板剂,金属有机框架材料为前驱体,制备了有序大孔结构的氮掺杂碳催化剂;以植酸为磷源进行二次掺杂后,成功合成了有序大孔P、N共掺杂碳材料（MPNC）。这种催化剂具有丰富的多级孔道、高的比表面积、适中的非金属掺杂原子,在碱性电解质中不仅显示出接近铂碳的氧还原电催化性能,且具有更高的稳定性。2、以聚苯乙烯为模板,多巴胺作碳源和氮源,制备了中空的氮掺杂碳球（NHCS）;通过浸渍法负载铁酞菁（FePc）,成功合成了FePc负载的氮掺杂中空碳球（FePc-NHCS）。NHCS比表面积大、孔道丰富,有效地提高了FePc的分散性和催化过程中的稳定性。与未负载FePc的中空碳球（NHCS）、负载了FePc的实心氮掺杂碳球（FePc-NCS）相比,FePc-NHCS显示出较高的氧还原活性,不仅证明了FePc能有效提高单一氮掺杂中空碳的氧还原活性,同时证明了中空结构能有效促进氧还原反应的传质效率,进而提高活性位点的利用率。在碱性电解质中,FePc-NHCS表现出了接近铂碳的氧还原催化性能。