因阴极可使用非贵金属催化剂、不易CO中毒、对双极板性能要求低等优点,阴离子膜燃料电池(Anion exchange membrane fuel cell,AEMFC)成为国内外研究的热点。开发新型、高效的非贵金属或非金属阴极氧还原(Oxygen reduction reaction,ORR)催化剂对推动阴离子膜燃料电池的应用与发展具有重要的理论意义和应用价值。为了降低阴极催化剂的成本,本文使用不同的磷源和来源广泛的碳源,通过原位掺杂结合热解的方法,制备了磷掺杂碳阴极氧还原催化剂。利用物理手段和电化学技术考察了磷源添加量和碳化温度对所制备磷掺杂多孔碳ORR催化剂形貌、结构及电化学性能的影响,具体内容如下:首先使用三苯基磷和XC-72为磷源和碳源,通过一步热解法制备了磷掺杂XC-72碳催化剂。物理及电化学测试结果表明,磷掺杂碳催化剂为石墨化碳,磷的存在形式是C-P和O-P键。制备过程中前驱体比例对催化剂性能影响不大,碳化温度则能改变石墨化程度。当XC-72和三苯基磷的比例为1:5,碳化温度为800℃时,所制备催化剂具有最优的电化学性能。为进一步提高磷掺杂多孔碳材料的催化活性,以葡萄糖为碳源、NaH2PO2为磷源、ZnC12为活化剂,通过一步热解双活化法制备出具有石墨化和多缺陷特征的磷掺杂纳米多孔网络碳ORR催化剂。通过控制磷源添加量和碳化温度调控催化剂孔径和形貌,磷掺杂后形成C-P和O-P键。当NaH2PO2加入量为0.4g、碳化温度为750℃时,制备样品的极限电流密度最大(6.40 mA/cm2),经过2000次循环后电流密度降低了 47mA/cm2表现出较好的稳定性。为进一步降低成本,以柚子皮为碳源,使用磷酸钾,磷酸,次磷酸钠对其进行处理制备磷掺杂柚子皮多孔碳ORR催化剂。以次磷酸钠处理柚子皮时其既作为造孔剂,又提供磷源,制备出疏松多孔碳,掺杂磷以C-P和O-P键存在。当其添加质量为2g时,制备样品的ORR起始电位为-0.08 V,极限电流密度达到3.60 mA/cm2,经过2000次循环后电流密度降低了 0.53mA/cm2,表现出很好的稳定性。