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本发明公开了一种生物质基金属单原子?氮?碳催化剂及其制备方法和应用,包括:(1)生物质破壁研磨:将植物蛋白质量含量不低于10%的生物质进行破壁研磨,得到生物质胶体溶液;(2)生物质与非贵金属盐混合:向所述生物质胶体溶液中加入非贵金属盐,混合,得到混合前驱体胶体溶液;(3)喷雾热解:将所述混合前驱体胶体溶液喷雾热解,得催化剂粉末;(4)酸洗:将所述催化剂粉末采用酸溶液进行酸洗,制备得到生物质基金属单原子?氮?碳催化剂。本发明的方法能实现高分散、高载量生物质基金属单原子?氮?碳催化剂的制备,工艺简单,成本低,环境友好,催化剂粉末尺寸小且均一,能够用作质子交换膜燃料电池的阴极氧还原反应的催化剂。