直接甲醇燃料电池（DMFC）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的一种，其具有能量转化率高，环境污染小等特点，是一种新型的绿色环保的发电方式。然而，由于目前DMFC催化剂多使用Pt等贵金属，使得催化剂的成本较高，同时在燃料电池的阴极会发生甲醇氧化而产生混合电位，降低催化剂的性能。本论文通过合成新型的掺杂石墨烯非贵金属材料，将其应用于燃料电池催化剂，极大地降低了催化剂的成本，且很好的避免了混合电位的产生，同时具备了良好的催化性能。主要内容如下：1.采用Hummers法制备氧化石墨烯（GO），分别以水合肼和硼氢化钠还原氧化石墨烯的方式，得到氮掺杂石墨烯（N-GN）和硼掺杂石墨烯（B-GN），对两种掺杂石墨烯进行红外表征和电化学表征的结果显示，N-GN在还原过程中，含氧官能团被更好地除去，且催化氧气还原活性更高。2.以氧化石墨烯（GO）为碳载体，K₃Fe（CN）₆同时作为N源和Fe源，经热处理后构建了新型Fe/N/C结构的氧气还原催化剂，通过傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征证明了这种非贵金属催化剂中N元素和Fe元素的成功掺杂。采用循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极（RDE）技术，研究其在碱性介质中对氧气还原反应的电催化性能。实验结果显示：Fe/N/C催化剂具有良好的电催化活性，在碱性溶液中的起始电位为-0.15V，同时有着良好的稳定性和抗甲醇性能。3.使用双氰胺热聚合得到g-C₃N₄并将其作为N源，以氧化石墨烯（GO）为碳载体，Co（NO₃）₂作为Co源，经热处理后构建了新型的Co/N/C结构的氧气还原催化剂，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征，证实了N元素的成功掺杂。采用循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极（RDE）技术，研究其在碱性介质中对氧气还原反应的电催化性能。实验结果显示：Co/N/C催化剂具有良好的电催化活性，在碱性溶液中的起始电位为-0.06V，同时有着良好的稳定性和抗甲醇性能。