由于传统的燃料电池阴极氧还原（ORR）催化剂,即铂基催化剂,其高成本、甲醇耐受度低且催化性能不稳定等原因,制约了燃料电池的商业应用进程。因此,燃料电池亟需开发一种成本低廉,性能突出且稳定性高的ORR催化剂将以替代铂基催化剂。目前,氮掺杂碳材料催化剂由于具有良好的催化性能、稳定性与甲醇耐受性被认为是可能替代铂基催化剂成为广泛使用的ORR催化剂。其中有机金属骨架（MOFs）因其具有较高的比表面积,良好的孔隙结构和可以提供有序碳结构,并在催化过程中电子传递和物质交换过程中起到了积极的作用。为开发更高效的ORR电催化剂具有重要的借鉴作用。在本文中,基于MIL-101（Fe）这种MOFs材料本身具有极高的比表面积(3200³900 m² g^-1)和其独特的八面体结构碳骨架作为催化剂的主要框架,通过对氮源的选择与双原子掺杂对其修饰过程的探索。并对催化剂进行不同的电化学测试表明其在电催化性能,并以不同的物理表征加以证明分析。具体分为以下三部分:第一部分MIL-101（Fe）制备三维多孔富氮八面体碳用于氧还原研究一定程度上,碳材料中氮的原子比率越高催化剂对ORR催化性能将更加优异。本部分通过使用氮原子比率较高的三聚氰胺作为小分子氮源,经由超声分散的方法使小分子均匀吸附在具有良好吸附性能MIL-101（Fe）的MOFs结构中,再于10℃/min的升温速率在900℃的条件下碳化,制得了催化剂PNOC。制备的PNOC在催化活性上超越了商业铂碳(?E_1/2=10 mV),并具有良好的稳定性（87.8%）与抗中毒能力。在催化过程中,PNOC表现出较为接近4e^-的理想催化途径（3.8-3.9）。并表现出MOFs材料的高比表面积(897.81 m² g^-1)和良好的孔隙结构的优点,实现了高的氮原子的掺杂比率（5.33 at%）的目标,是一种比较理想的氧还原催化材料。第二部分基于MIL-101（Fe）的一种氮、磷双原子掺杂的氧还原研究双原子掺杂的碳材料因其具有一定的协同效应作用于催化过程的中间产物以促进催化效率,为进一步提升催化剂的催化能力,对以MIL-101（Fe）为主体的双原子掺杂的进行了尝试。在上一章的基础上,使用次磷酸钠作为磷源在高温下分解出磷化氢气体对碳材料进行磷掺杂。实验结果显示,对制得的P-N-900在催化活性上铂碳相比略有不足(?E_1/2=-32.1 mV)。根据物理表征结果分析可能是由于以下两点原因:第一,由于磷化氢气体具有极强的腐蚀性,破坏了MIL-101（Fe）优良的孔结构和损失了过大的比表面积剩余17.80 m² g^-1;第二,根据XPS分析结果催化剂中的氮元素含量明显下降（2.42 at%）,导致催化活性位点数量减少降低了催化剂的催化活性。本部分研究为以后该类氮、磷双掺杂催化剂制备工艺的改进提供了重要的参考。第三部分聚吡咯包覆MIL-101（Fe）制备氮掺杂碳用于氧还原研究导电聚合物聚吡咯具有良好的杂原子共轭结构,可以在高温碳化过程中转化为高效的氮掺杂类型。本部分以MIL-101（Fe）作为碳骨架,聚吡咯为氮源通过高温热处理的方法制得了一种具有较高掺氮比率（2.53 at%）、且含有大比例有效氮掺杂类型（86.6%）的氮掺杂碳材料的氧还原催化剂。其中PPy@MIL-101-50在该系列中具有最好的氧还原催化性能(?E_1/2=-22.2 mV),并且具有良好的甲醇耐受性和稳定性（87.6%）。通过BET、TEM与XPS等测试结果证明,这主要是由于该催化剂具有较大的比表面积(619.26 m² g^-1),并且高效的氮掺杂作为活性位点在分布碳材料表面,这两者共同作用使催化剂具有较好的催化性能。