近年来,能源危机、环境污染和全球性气候变暖问题越来越严峻,寻找可替代清洁、高效、可再生能源迫在眉睫。燃料电池作为新型能源受到科研人员的深入研究,然而稀有贵金属Pt基催化剂限制它的广泛应用,而过渡金属化合物以高度类似Pt族金属被广泛研究。因此,本论文以富含过渡金属的POMs和MOFs为前躯体,设计合成了一系列过渡金属基复合材料并深入研究其电化学氧还原性能。主要工作包括以下三个方面:（1）以磷钼酸(H₃PMo₁₂O₄₀·xH₂O,PMo₁₂)为前躯体,通过静电纺丝法制备出PMo₁₂@PAN/PMMA纤维,然后经过在氮气氛围中硫化得到包覆在氮掺杂多孔碳纤维中的MoS₂（MoS₂@N-PCFs）。此外,通过调整PAN/PMMA质量比和硫化温度发现,当PAN/PMMA质量比为1:1、硫化温度为800℃得到的MoS₂@N-PCF-2表现出最好的ORR性能。（2）以NENU-5为前驱体,通过静电纺丝法制备出NENU-5@PAN/PMMA纤维,通过在氮气中硫化得到包覆在氮掺杂多孔碳纤维中的Cu_1.96S/Cu₉S₅/MoS₂(Cu_1.96S/Cu₉S₅/MoS₂@N-PCFs)。同时,通过对比以不同前躯体制备的Cu_1.96S/Cu₉S₅@N-PCFs、MoS₂@N-PCFs和Cu_1.96S/Cu₉S₅,考察催化剂的不同组分和一维纤维结构对催化剂ORR性能的影响。另外,也考察了不同硫化温度对Cu_1.96S/Cu₉S₅/MoS₂@N-PCFs电催化性能的影响。结果表明,800℃硫化得到的Cu_1.96S/Cu₉S₅/MoS₂@N-PCF-2表现出最好的ORR活性,不仅优于在700℃和900℃硫化所得材料,而且优于其他三种前躯体所得催化剂,说明Cu_1.96S/Cu₉S₅/MoS₂@N-PCF-2优异的ORR性能是Cu_1.96S/Cu₉S₅、MoS₂和氮掺杂多孔碳纤维共同作用的结果。（3）以Zn_xCo_1-x-ZIFs为前驱体,通过静电纺丝法制备Zn_xCo_1-x-ZIF@PAN纤维,经过碳化得到包裹均匀Co纳米颗粒的氮掺杂多孔碳纤维（Co@N-PCFs）。此外,通过精确控制Zn_xCo_1-x-ZIFs前驱体中Zn/Co摩尔比例和纤维的碳化温度,以Co@N-PCF-3为代表的催化剂表现出优异的ORR活性,除了起始电位略低于商业Pt/C,半波电位、极限电流、稳定性和耐甲醇性都优于商业Pt/C。通过XRD、TEM、N₂吸附-脱附曲线、Raman、XPS等表征手段辅助证明了Co@N-PCF-3优异的ORR性能是介孔结构、1D纤维结构、较大的比表面积、较高的石墨化程度、丰富的Co-N_x活性位点以及较高含量的石墨N和吡啶N以及优越的电子和质子传导性等协同作用的结果。