氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction,ORR）作为清洁能源转换装置如燃料电池的阴极反应,起着至关重要的作用。然而其反应动力学缓慢、Pt/C催化剂价格昂贵、易中毒等限制了其大规模商业应用,因此研发低成本、高效稳定的非贵金属催化剂尤为重要,这引起了材料化学家的广泛关注。近年来,晶态金属-有机框架化合物（Metal-Organic Frameworks,MOFs）因其具有可调的化学组成、孔结构、形貌特征和均匀的杂原子分布等特点,因此以MOFs为前驱体/模板衍生的杂原子掺杂多孔碳材料继承了其优点,能显著提升氧还原催化活性而受到重视。基于此,我们采用一系列不同的MOFs材料作为前驱体,制备了不同的杂原子掺杂多孔碳材料,并研究了其在ORR反应中的性能。研究的主要内容如下:1.MOFs前驱体的形貌尽管会对其衍生的碳材料的性能产生影响,然而目前仍然没有系统研究MOFs形貌与相应碳材料结构性能之间关系的报道。我们以球状、多面体和棒状三种形貌的沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-7作为前驱体,制备了不同形貌、孔特征和比表面积的氮掺杂碳材料,并系统研究了形貌对碳材料结构和氧还原催化活性的影响。其中由多面体ZIF-7-D制备的高比表面积(538 m² g^-1)的碳材料（NC-D-800）相比纳米碳球和微米级棒状碳材料,在氧还原反应中表现出最优的催化活性。这说明MOFs形貌对衍生碳材料的形貌、物理性质以及催化性能都有显著的影响。2.共掺杂碳材料催化剂在氧还原反应中得到了一些研究,然而含卤素的多孔碳材料研究较少。为了探究卤素对催化活性的影响,我们采用咪唑鎓盐功能化的MOFs作为前驱体和自牺牲模板,制备了氮和卤素双掺杂多孔纳米碳催化剂。其中氮/溴双掺杂催化剂（BrNC-800）在碱性条件下具有优异的电催化性能、稳定性和抗甲醇毒化能力。其优异的电催化活性归因于:（1）大量吡啶氮和石墨氮的掺杂产生丰富的碳活性位点,同时高的石墨化程度有助于提高导电性,促进氧还原活性;（2）溴的存在改变了催化剂的化学组分和结构特征,并活化相邻碳产生额外活性位点;（3）高比表面和多级孔结构有助于暴露更多氧还原活性位以及加速传质,进而提高催化效率。