化石能源的快速消耗使人类面临着巨大的环境污染和能源枯竭问题。清洁可持续能源的开发与利用成为解决能源和环境问题的根本方法。太阳能和风能具有规模大、清洁等优点,但其不连续、不稳定性限制了其大规模应用,利用燃料电池把其储存起来是解决应用瓶颈的有效方法。在此过程中阴极氧还原反应（ORR）是制约发展的关键因素。氢也是一种清洁的能源载体,但控制氢载体有效可控释放氢气是氢能利用亟待解决的问题。对于ORR和产氢反应来说,高效催化剂的获得是关键因素。针对高效催化剂的构建本文进行了以下两部分的研究。第一部分以悬铃木果絮为碳源,通过水热、化学活化、碳化等步骤,得到g-C₃N₄填充的N掺杂生物质碳材料MFBC。该纳米碳材料应用于催化ORR,效果良好。碱性条件下,其起始电位为0.95 V,半波电位为0.77 V,转移电子数为3.2;与10%Pt/C相比稳定性好、甲醇耐受性强。其合成过程包括稀磷酸辅助水热部分碳化、KHCO₃辅助高温热解碳化、硝酸浸泡表面活化、与三聚氰胺热解氮掺杂,最后得到微孔填充g-C₃N₄的氮掺杂生物质碳材料MFBC。其形貌、孔结构、电子结构等通过原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）、X射线衍射（XRD）等进行表征。第二部分采用一锅煮与热解相结合的方法,制备出一种结构类似于火龙果果肉的Co金属修饰的纳米碳复合材料PF5-I。该材料用于催化硼氢化钠和氨硼烷分解产氢性能优异,在25℃自搅拌条件下硼氢化钠和氨硼烷分解产氢的速率分别达到3998和4677 mL·min^-1·g_Co^-1;利用材料本身的磁性进行自搅拌比加入磁子搅拌活性更高。材料制备过程包括钴盐、柠檬酸与间苯二酚、甲醛等生成酚醛树脂包裹的Co配位聚合物（CPs）、经热解得到碳包裹的钴纳米颗粒,为提高其催化活性将得到的材料在空气中部分氧化,使其生成Co及氧化钴共存的Co基纳米碳复合材料。对所得材料进行SEM、TEM、XPS、Raman、XRD等一系列表征。综上,本文在氮掺杂纳米碳材料的合成及其对ORR和化学产氢的催化性能的研究为设计和制备这类催化剂提供了新的思路和参考。