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铂基催化剂的使用是制约质子交换膜燃料电池商业化的一个主要因素，而阴极催化剂中氧还原反应动力学缓慢，则严重限制了电池性能。金属硒化物具有低成本、高氧还原反应活性和耐有机小分子毒化能力等特点，有可能作为铂基催化剂的替代催化剂，应用于燃料电池。本论文通过简单的微波合成方法，以及替换还原和热处理，制备并探索了三种不同金属硒化物催化剂，即碳载钴硒化合物催化剂(CoSe2/C)、碳载钌钴硒三元催化剂(Ru@CoSe2/C)和氮掺杂碳纳米管负载钌硒催化剂(Ru85Se15/NCNTs)的结构、组成以及氧还原反应电催化活性。 以乙酸钴和二氧化硒(SeO2)为先驱体，硒/钴比值(Se/Co)为2.0到4.0合成了系列CoSe2/C催化剂。结果表明，当Se/Co≥2.0时，形成了以正交结构二硒化钴(CoSe2)为主，同时还存在少量立方结构CoSe2的CoSe1.8/C～CoSe2.7/C，晶粒尺寸15.9～12.4 nm，氧还原电位0.6～0.7 V，电子转移数3.1～4.0。当Se/Co≥2.5时得到富硒的CoSe＞2.0/C，过量的硒主要以SeO2存在于CoSe2/C表面，并显著调控催化剂粒径。适度过量的SeO2有利于防止CoSe2纳米晶粒的生长和团聚，且通过表面氧化保护CoSe2纳米晶粒，同时提高了酸性介质的氧还原反应活性和稳定性。但SeO2过量太多时，导致CoSe2纳米晶粒团聚严重，氧还原反应活性降低。当Se/Co=3.0时制备CoSe2/C的氧还原电位达0.705 V，电子转移数为4.0，氧还原反应活性最好。 将微波法制备的CoSe2/C与钌离子(Ru3+)进行替换还原成金属钌(Ru)，得到了Ru纳米粒子分散在以CoSe2纳米晶粒为核的团簇状Ru@CoSe2/C。由于Ru的表面利用率增加，以及Ru和CoSe2之间的相互作用，其半波电位达0.705 V，电子转移数为4.0，比CoSe2/C的氧还原反应活性高。热处理温度超过300℃时，Ru原子扩散到CoSe2的晶格中，形成立方结构的(Ru，Co) Se2/C。400℃热处理得到Ru@CoSe2/C的活性有所提高，半波电位0.57 V，电子转移数4.0。 采用化学气相沉积法，在800℃制备的氮掺杂碳纳米管(NCNTs)的氮掺杂浓度和吡啶态氮的含量最高，在碱性介质中氧还原反应活性最好，而900℃接近铁的晶相转变温度，氮原子很难掺入碳纳米管中。由此制备的Ru85Se15/NCNTs-900在酸性介质中的氧还原反应活性优于普通碳纳米管负载的Ru85Se15催化剂。