燃料电池作为有前景的新型能源转换装置,其能量转化过程具有绿色高效的特点。燃料电池的阴极氧还原反应(ORR)反应是能量转换的关键步骤但动力学缓慢,通常需要加入催化剂来加速ORR反应。目前贵金属Pt及Pt基催化剂是商业应用最多的ORR催化剂,但资源稀缺和高成本制约了燃料电池商业化的大规模发展。针对以上问题,本论文致力于构筑高活性、高稳定性的过渡金属氮掺杂碳材料(M-N/C)氧还原催化剂,主要内容如下:(1)基于DATEA的Co-N/C催化剂的制备及其氧还原电催化性能研究。以氰脲酰氯为初始原料,先合成中间体2-氯[4,6-(二吡啶-2-基氨基)]-1,3,5三嗪(CDTA),再用CDTA与乙二胺合成单体DATEA,DATEA与六水合硝酸钴配位反应后制得金属配位聚合物Co-DATEA,高温热解Co-DATEA得到M-N/C催化剂Co-N/C。采用质谱(MS)、核磁(NMR)对CDTA和DATEA的结构进行了表征,采用SEM、BET、XPS等对Co-N/C-800的形貌和结构进行了表征。研究了Co-N/C-800在碱性电解液中的ORR催化性能,电化学测试表明Co-N/C-800具有好的ORR电催化活性和高的稳定性,其起始电位为-0.063 V(vs.Ag/AgCl),极限电流密度为4.93 mA cm-2。(2)基于TDAT的Co-N/C催化剂的制备及其氧还原电催化性能研究。本章以氰脲酰氯为原料合成单体2,4,6-三(二-2-吡啶基氨基)-1,3,5-三嗪(TDAT),TDAT与六水合硝酸钴制得配位聚合物Co-TDAT,Co-TDAT经高温热解制备了 M-N/C催化剂Co-N/C。采用质谱(MS)、核磁(NMR)对TDAT进行了结构表征,采用SEM、BET、XPS等对Co-N/C-800的形貌和结构进行了表征,电化学测试说明Co-N/C-800在碱性电解液中是高活性、高稳定性以及高甲醇耐受性的ORR催化剂,其起始电位为-0.058 V(vs.Ag/AgCl),极限电流密为6.2 mA cm-2。