作为在新一代电子产品、电力交通和电能储存中应用前景广阔的能源设备,金属-空气燃料电池具有零排放、高效率、能量来源广、可快速补给等诸多优势。开发具有高能量密度、长续航里程、高经济效益和高安全性的金属空气燃料电池成为了各个国家研究的重点。金属空气燃料电池的阴极材料,作为金属空气燃料电池中的核心组成部分,在很大程度上决定了电池的性能和成本。因此,开发出性能更优且廉价的新材料是推动金属空气燃料电池进一步迈向商业化的关键。本论文以过渡金属为研究对象,通过不同方法分别对ZIF衍生的N掺杂碳框架材料进行负载和掺杂,制备出能同时催化氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的电催化剂,并将所制备的催化剂组装进自制的锌-空气电池中进行电池装置性能的测试。本文的主要研究分为以下两个部分:（1）针对目前基于两步法制备而成的二元过渡金属氧化物界面材料中的界面的数量少和界面效应的强度受到合成方法的限制的问题,通过一种简单的一锅热解策略,在热解过程之前通过往Co修饰的ZIF-8中引入Fe源,在ZIF衍生的N掺杂多孔碳骨架上制备具有界面结构的Fe3O4/Co3O4催化剂。通过TEM、XPS等表征手段结合电化学测试方法表明界面结构的形成促进了Fe2+的稳定和丰富的氧空位,其氧反应催化性能在目前已知的过渡金属氧化物催化剂中位于前列,并且表现出了良好的氧反应稳定性。在锌-空气电池的测试中,以Fe3O4/Co3O4-CN催化剂作为空气电极的电池装置具有比使用商用贵金属催化剂的电池更高的能量密度,峰值功率密度和更好的充放电循环性能。（2）为了发挥多元素掺杂在非贵金属氧反应催化剂中的作用,采用吸附法将Fe引入沸石咪唑酯框架结构（ZIF）衍生的N掺杂碳材料中,在高温条件下形成Fe、N共掺的氧反应电化学催化剂。通过TEM、XRD、XPS等表征方法结合电化学测试结果表明Fe元素和N元素以掺杂的方式存在于催化剂材料中,材料中丰富的吡啶氮和石墨氮增加了催化剂氧反应活性位点的数量和导电能力。测试表明Fe/N-C催化剂的ORR性能优于商用Pt/C,并且OER性能与Ru O2相当。在此基础上进一步探究了煅烧温度对催化剂性能的影响,得到了Fe/N-C催化剂性能最优的煅烧工艺。