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质子交换膜燃料电池凭借其高转化效率、高能量密度、高安全性、长时间连续供电、环境友好等优点受到了人们的广泛关注。其中燃料电池的阴极氧还原反应的速率比阳极氢氧化反应速率小六到七个数量级,成为了制约整个体系的限速反应。目前以Pt为代表的催化剂虽然具有较好的氧还原性能,但是Pt储量稀少,价格昂贵,同时还存在抗甲醇干扰性能差、易受CO毒害、稳定性差等缺点,限制了它的广泛商业化。因此开发廉价、高稳定性、高活性的非贵金属氧还原电催化剂是推动燃料电池进一步发展的关键。在已报道的众多非贵金属氧还原催化剂中,异质原子掺杂碳材料,尤其是过渡金属（M:Fe、Co、Mn等）和氮（N）共掺杂碳（M-Nx/C）是一类活性较高、且催化稳定性较好的氧还原催化剂。卟啉是一类具有高度π电子共轭结构的平面大环分子,其中心易络合金属离子形成M-N4结构,使之成为一种天然的高活性ORR催化剂。实际应用中,卟啉类材料的导电性不佳,需要高温处理以提高材料导电性。而此类材料大多热稳定性一般,高温热解成碳率低,导致材料中金属原子易于聚集失去活性。此外,热处理过程会破坏材料原有规整形貌,在一定程度上影响材料的催化活性。因此如何有效提高卟啉基材料的热稳定性,抑制高温热解过程中的挥发和分解,使其纳米结构和高浓度M-Nx活性位点碳化后得以保持,实现催化剂整体活性增强,成为研究的重点。针对以上科学问题,本论文拟将磷腈（HCCP）引入到卟啉基材料中,通过磷腈与卟啉共价聚合,制备单分散且具有三维空间网络结构的纳米微球。磷腈的引入以及聚合物空间网络结构的形成,能够有效提高卟啉分子热解过程中的稳定性,保证热解前后卟啉基纳米材料形貌和尺寸基本保持,实现具有高活性位点含量的单分散球形非贵金属催化剂制备,最终提升材料的ORR性能。研究主要从以下两个方面进行:（1）为了提高热稳定性,本章节引入骨架结构稳定且易发生化学反应的磷腈作为结构单元与四苯羟基卟啉（THPP）反应形成聚合物。通过调控反应物的浓度、反应方式、溶剂等,研究卟啉-磷腈（THPP-HCCP）聚合物材料的形貌变化机制,实现了聚合物材料尺寸、形貌的可控制备。选取产量最高且有望实现六方最密堆积形式的球状材料进行后期热处理,研究热解温度、升温速率对微球形貌、催化性能的影响,同时还对N/P在聚合物中不同掺入形式的催化性能进行对比,系列测试证实我们成功获得了热稳定性良好、高温处理后形貌保持的均匀原位N、P掺杂单分散微球,一定程度上解决了卟啉基材料的热稳定性问题。微球以5°C/min的升温速率经过800°C热处理后所得材料表现出了较好的催化性能,半波电位为0.78 V（vs.RHE）,极限电流为5.28 mA·cm-2,同时K-L方程计算电子转移数为3.68,且微球具有优于Pt/C的抗甲醇性能及稳定性。（2）本章中我们通过构筑高活性Co-Nx催化位点,提高活性位点浓度,进一步提升催化活性。合成具有明确Co-N4结构的钴卟啉（Co THPP）与磷腈聚合形成纳米微球（Co THPP-HCCP）,借由聚合形成的空间网络结构优化卟啉中心金属间距,实现热处理过程中活性位点的保持,最终获得更多具有Co-Nx结构的ORR催化剂。系列表征手段证实热处理前后微球形貌保持良好,且具有高达80%的成碳率,热稳定性进一步得到大幅提升。电化学测试结果表明800℃热处理后的微球具有较好的催化性能,半波电位为0.854V（vs.RHE）,优于Pt/C 4mV,极限电流为5.62 mA·cm-2,同时计算结果表明催化过程呈现理想四电子转移,且具有优于Pt/C的抗甲醇性能及稳定性。