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燃料电池作为一种高能量转换效率且清洁无污染的能源转化装置引起了广泛的兴趣。但是由于其氧还原动力学比较缓慢，制约了其商业化应用，因此阴极氧还原催化剂对于燃料电池的性能至关重要。铂及其合金类催化剂对于氧还原反应具有良好的催化活性，但是其资源短缺、价格昂贵，大大限制了燃料电池的大规模应用。因此，寻找价格低廉、性能好的非贵金属氧还原催化剂成为了学术界关注的热点。金属-氮/碳类（M-N/C）催化剂由于具有很高的活性和选择性逐渐成为燃料电池氧还原催化剂的研究热点之一，而其中尤以Co-PPy类催化剂的应用研究更为广泛。 为此，本文通过研究不同金属前驱体和热处理温度对Co-PPy-TsOH/C催化剂在碱性介质中的氧还原反应的电催化性能的影响，优化了的Co-PPy-TsOH/C的制备条件。研究结果表明：制备条件，包括金属前驱体和热处理温度对于Co-PPy-TsOH/C催化剂在碱性介质中的氧还原性能均有一定的影响，其中以醋酸钴为金属前驱体、热处理温度为800℃制备得到的催化剂在碱性介质中电化学活性最高，四电子反应的选择性最高；金属钴颗粒并不利于催化剂的电化学性能，但是Co- N键在催化剂中起到非常重要的作用，其中氮元素主要起作用的是吡啶氮。 另外，本文采用聚吡咯作为载体，通过热处理的方法利用不同添加剂制备得到了不同大小颗粒状的PPy-Co、PPy-TsOH-Co和线状的PPy-CTAB-Co催化剂，研究了聚吡咯形貌对Co-PPy催化剂氧还原反应电催化性能的影响。结果表明，PPy-CTAB-Co催化剂表现出了优异的电化学性能，其氧还原起始电位、氧还原电位、氧还原电流、四电子反应的选择性和稳定性都要远远大于颗粒状的PPy-Co和PPy-TsOH-Co催化剂。经过验证其最大可能的影响因素在于比表面积，不同形貌催化剂及前驱体表现出的比表面积均有明显差异。比表面积的不同会带来两个影响：一方面，比表面积越高，其表面吸附钴的量越高，从而形成氧还原催化活性位Co-N结构更多；另一方面，比表面积高的催化剂可以暴露出来的活性位更多，更有利于氧还原催化反应的进行。