化石能源的广泛使用在给人类带来便利的同时也造成了酸雨、雾霾及全球变暖等环境问题。为促进人类与环境的可持续发展，清洁能源的开发与利用备受关注，燃料电池作为新型清洁能源技术，因具有环境友好、转化效率高等优点备受亲睐，然而燃料电池中铂基催化剂的高成本和耐用性已成为限制其商业化进程的主要技术瓶颈，因此，开发新型高效的氧还原催化剂成了当前学术界关注的研究热点。近年来，各种杂原子掺杂碳材料在氧还原电催化中的应用研究与日俱增，为拓展杂原子掺杂碳材料在氧还原电催化中的应用，本文尝试探索更多掺杂碳材料作为电催化剂的应用研究，主要内容如下：(1)以氧化石墨烯、碳纳米管和二苄基二硒为原料，采用高温热退火法制备了硒掺杂石墨烯/碳纳米管复合材料。用SEM、TEM和XPS测试证明了硒成功掺杂到碳材料中；用CV、LSV和计时电流等方法证实了所得的硒掺杂石墨烯/碳纳米管复合材料表现出了高活性的氧还原电催化活性、良好的稳定性和抗毒性。(2)以炭黑和各种小分子杂环化合物为原料，采用简单的超声波分散法，成功制得了小分子杂环化合物与炭黑的复合材料，并用CV、LSV、计时电流、旋转盘环伏安及交流阻抗等测试研究了其在碱性介质中的氧还原电催化活性，初步证实：在加入一定量炭黑的条件下，一些含溴原子的小分子杂环化合物表现出了较好的电催化活性，其中1-溴萘和1-溴芘表现出了相对良好的氧还原电催化活性和稳定性。(3)采用连续喷雾热解法，使镍氧化物成功的包覆到碳纳米管上，制得了碳纳米管/氧化镍同轴复合材料。利用CV、恒流充放电等测试方法研究了其在碱性介质中作为超级电容器电极材料的电化学性能，结果表明：所制备的NiOx-CNTs在超级电容器电化学性能中展现出优良的稳定性，具有潜在的应用前景。