随着现代社会的快速发展,传统化石能源被过度使用,导致全球面临着能源枯竭的危机。同时,化石燃料也造成了严重的环境污染。因此,寻找可替代的清洁能源迫在眉睫。燃料电池具有能量密度高、无污染、成本低廉、原料来源广泛等优点,引起了众多科研工作者的研究兴趣。氧还原反应（ORR）是燃料电池、金属空气电池等新型能源装置的一个重要反应,由于其缓慢的动力学过程,需要使用大量的铂催化剂。铂催化剂是目前应用最广的ORR催化剂,但其资源贫乏、成本过高以及稳定性差导致无法实现商业化应用。因此,发展低成本、高性能的ORR催化剂仍然是一个挑战。本文以制备低成本、高催化性能的ORR电催化剂为主要目的,选取不同的化学物质作为反应前驱体,制备了多种杂原子掺杂的碳材料催化剂,包括以金属有机骨架化合物（ZIF-67）为前驱体合成的碳层包覆的介孔Co、N共掺杂碳材料,以盐酸氨基葡萄糖为前驱体制备的3D多孔Fe、N及S共掺杂碳材料,以及以单质S球为模板制备了多孔Fe、N、S共掺杂多孔碳材料。主要研究内容如下:（1）以SiO₂为模板,在其表面生长ZIF-67,获得ZIF-67@SiO₂,然后将其分散于离子液体和甲醇的混合液中,待离子液体在ZIF-67@SiO₂聚合完毕后进行高温碳化,最后经过HF酸刻蚀,获得具有空心结构的目标催化剂Co-N-C。利用物理表征对材料的结构、形貌等进行了表征,同时使用电化学测试表征了催化剂的氧还原催化活性、稳定性和抗甲醇中毒能力。结果表明,离子液体聚合物能够对材料起到很好的维持结构稳定的作用,同时使催化剂的催化性能得到进一步的提高。（2）以盐酸氨基葡萄糖作为前驱体材料,三聚硫氰酸同时作为N源和S源,使用绿色无污染且易去除的NaCl作为模板,FeCl₃作为Fe源,最终制备了具有3D结构的Fe/N/S-C。利用物理表征对材料的结构、形貌、组成成分等进行了表征,同时使用电化学测试表征了催化剂的氧还原催化活性、稳定性和抗甲醇中毒能力。结果表明,实验所制备的Fe/N/S-C催化剂与没有使用NaCl作为模板的对比样品相比具有更好的电化学活性。在碱性环境中Fe/N/S-C的半波电位与商业Pt/C相比更正（正移48 mV）,同时具有更好的稳定性和抗甲醇性能。（3）以单质S球为模板,加入FeCl₃使吡咯在其表面聚合,经过高温碳化,S升华对材料进行硫化,同时留下孔洞形成3D多孔碳材料（Fe/S-NC）。利用物理表征对材料的结构、形貌、组成成分等进行了表征,同时使用电化学测试表征了催化剂的氧还原催化活性、稳定性和抗甲醇中毒能力。结果表明,从材料内部硫化的方式能够获得具有更高催化活性的催化剂。将Fe/S-NC的电化学测试与Pt/C进行比较,基于Fe-N-C活性位点与C-S-C结构的协同作用,Fe/S-NC具有更正的半波电位（-0.110 V）,同时催化剂具有更好的稳定性和抗甲醇中毒能力。