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质子交换膜燃料电池（PEMFC）是未来的新型环保能源,由于其能量转换效率高,反应物来源没有限制而被认为是最有望解决能源危机的技术之一。它的阴极反应是反应动力学较慢的氧还原反应（ORR）,因此需要非常高效的催化剂来加快反应的进程。目前商业化的Pt基催化剂由于贵金属价格昂贵并且在电解质溶液中的稳定性差,容易中毒失活等因素,使PEMFC在几十年不断的探究中不能实现的大规模应用。因此,研发廉价高效的阴极非贵金属催化剂对PEMFC的大规模发展具有重大意义。碳基负载过渡金属的非贵金属催化剂由于其比表面积大,活性及稳定性优越而受到广泛关注。本论文以氮或硫元素掺杂的碳纳米管/石墨碳为载体,负载过渡金属后作为非贵金属氧还原催化剂。首先,本论文通过水热法合成IRMOF-3作为碳载体,并与硝酸铁、十二烷基苯磺酸钠以及三聚氰胺混合均匀后,在900 oC氮气下高温热解后得到了氮掺杂的碳纳米管/石墨碳负载Fe3C的非贵金属催化剂（MSF-900）。通过改变热解前混合物的组分,得到了不同组分的催化剂。其中,样品MSF-900的活性最高,其半波电位达到了0.91 V,高出商业Pt/C 10 mV。0.4 V下的转移电子数达到3.94,10000 s后的计时电流测试后,电流密度仍然保持初始值的94.7%,稳定性远远高于Pt/C。其氧还原活性高于大多数非贵金属氧还原催化剂,高活性和高稳定性主要来自于较大的比表面积,高含氮量以及碳包裹的Fe3C结构。其次,本论文通过溶剂法制备出含有Co和S的前体,与三聚氰胺按一定比例混合均匀后在800 oC氮气下焙烧,经过酸洗干燥后得到硫,氮共掺杂的碳纳米管/石墨碳负载Co单质的非贵金属催化剂（CoSMe-x-800）。通过调变前体中不同的钴硫比得到不同含硫量的催化剂,其中,CoSMe-2-800表现出最佳的催化活性,其半波电位达到0.85 V,高出商业Pt/C 20 mV。在0.7 V下的转移电子数为3.96,10000s计时电流测试后,电流密度仍然保持了初始值的96.6%,5000圈测试后,半波电位几乎没有负移,其稳定性远远高于商业Pt/C。CoSMe-2-800优越的活性和稳定性主要来自于高比表面积,硫和氮的共掺杂,以及碳层包裹的金属Co纳米粒子。