锌-空气电池因具有环境友好、成本低廉和安全性高等优势,为解决能源危机和环境问题开辟了新的途径。然而,阴极的氧析出和氧还原反应效率较低,电极材料成为制约锌-空气电池发展的关键因素。本论文针对锌-空气电池阴极材料设计与制备问题,主要研究了以下两方面的内容:制备了氮掺杂多孔碳负载的Cu-Zn纳米团簇,其同时伴有Cu/Zn-N_x单原子（命名为CuZn/NC）。X射线吸收精细结构测试揭示了催化剂中M-N（N=Cu或Zn）键与M-M键共存。CuZn/NC催化剂在碱性介质中显示出优异的氧还原反应性能,半波电位为0.884 V（相对于可逆氢电极,vs.RHE）。其在0.85 V vs.RHE时达到36.42 m A cm^-2的动力学电流密度和45 m V dec^-1的Tafel斜率。此外,当用作锌-空气电池的空气阴极时,它表现出较高的开路电压（1.444 V）和较高的功率密度峰值(164.3 m W cm^-2)。综合实验和理论计算结果,可将催化剂的高活性归因于氮掺杂碳上的Cu/Zn-N_x位点与CuZn团簇之间的协同作用。基于CuZn/NC的启发,发现氮掺杂碳对ORR性能影响极大。为制备出高效稳定的双功能催化剂,进一步设计和制备了一种新型的氮磷共掺杂多孔碳负载的Fe Co合金颗粒（命名为Fe Co-P/PNC）。Fe Co-P/PNC催化剂显示出较高的氧析出活性,其过电势仅为350 m V(@10 m A cm^-2)。此外,Fe Co-P/PNC也具有良好的氧还原活性,在碱性介质中表现出0.86 V vs.RHE的半波电位。基于此,Fe Co-P/PNC可作为优良的空气阴极分别组装为水性和柔性锌-空气电池,二者的最大功率密度分别达到195.1 m W cm^-2和90.8 m W cm^-2,并表现出卓越的充放电性能和高的稳定性。同时,柔性锌-空气电池还展现了较高的柔韧性,在新一代便携、甚至可穿戴式高效可充电电池方面具有巨大的应用潜力。