目前燃料电池阴极采用的贵金属Pt基催化剂由于其丰度低、成本高,阻碍了其大规模商业化应用。因此,开发低成本、高效稳定的非贵金属氧还原(Oxygen reduction reaction,ORR)催化剂去代替Pt基催化剂至关重要。本文通过合理控制掺杂,开发了两种高效、稳定的纳米多孔碳材料ORR催化剂。主要研究内容如下:(1)多孔铁氮共掺杂石墨Fe-N-Cx催化剂的制备及氧还原性能研究。采用化学气相沉积法(CVD),研究了羰基铁(铁源)、氨气(氮源)和乙炔(碳源)在N2环境下的高温热解行为,制备了具有铁芯和N掺杂石墨壳的核壳前驱体(Fe3C@NDC)。经过进一步的酸洗和二次碳化处理,获得了具有高纳米多孔石墨结构的Fe-Nx-C催化剂。测试结果表明在900℃热解下制备的Fe-Nx-C900催化剂对ORR的催化性能优良。Fe-Nx-C900的起始电势为0.97 V,对甲醇耐受性强,稳定性高,接近甚至娉美于商业化20%Pt/C催化剂。(2)基于富氮聚合物前驱体的铁氮共掺杂介孔碳Fea-N-MCx的制备及氧还原性能研究。通过羟甲基三聚氰胺与草酸铁铵(FAO)之间的缩聚反应合成了富氮前驱体。进一步将前驱体与硬模板剂Mg O研磨均匀,再在N2氛围下高温碳化,随后酸洗碳化物制备出Fea-N-MCx催化剂。由于Fe0.04-N-MC800具有良好均匀的介孔结构,25.9 wt.%的氮含量,丰富的吡啶N和吡咯N可能的活性位点,因此在碱性介质中与市售20%Pt/C具有相同的起始电势为0.98 V,并具有更好的长期耐久性和甲醇耐受性。