燃料电池的商业化应用的关键在于其氧还原动力学的快慢。而阴极氧还原反应的动力学缓慢,则会严重损耗电池能量,造成能量利用效率低、电池电压小等问题。现存商业Pt/C催化剂虽然有很好的氧还原活性,但使用Pt贵金属的会增加燃料电池商业化的成本,同时Pt/C催化剂的稳定性较差。因此制备出催化活性高、成本低以及使用寿命长的催化剂有着重大意义。本文采用生物质碳材料,在管式炉中持续的通入N₂保护,保持碳化时间、退火工艺不变的情况下,具体研究了碳化温度对氮掺杂生物质碳材料氧还原催化活性的影响。其次,通过改进后的Hummer法制备出氧化石墨烯材料,利用水合肼对其进行还原处理,并在还原氧化石墨烯上负载金属氧化物,通过微波等离子化学气相沉积（MPCVD）装置,对材料进行等离子改性与掺杂处理。通过TEM、XRD表征以及电化学性能分析,研究了等离子体处理对于碳材料负载金属的氧还原性能的影响。在管式炉高温碳化氮掺杂生物质材料的实验中,具体讨论了碳化温度对氮掺杂生物质碳材料氧还原活性的影响。结果表明:氮掺杂生物质的碳化处理温度900℃较为适宜,碳化温度过低不能形成疏松多孔的结构,碳化温度适宜,生物质材料中的一部分物质会反应成气体物质排出,形成疏松多孔的结构。但碳化温度过高,会破坏整体结构的稳定性,或使材料变形,导致性能变差。在等离子体处理碳材料负载金属及其化合物时,Co、Cu氧化物经过等离子体还原改性处理后,氧化还原催化活性明显提升,起始电位由-0.323 V正移到-0.282 V,半波电位也由-0.543 V正移到-0.461 V,极限电流密度由-1.04 mA/cm²增加为-3.63mA/cm²,增大了二倍左右,电子转移数也相应由2.9增加到3.55。