环境恶化和能源短缺问题日益突出,高效清洁的能量转换技术的研发成为解决这些问题的关键。锂空气电池由于其理论比能量密度高而引起广泛关注,然而其正极发生的OER/ORR反应极缓慢,降低了其实际能量密度。金属有机骨架材料的比表面积大、孔道结构丰富,在电催化领域具有巨大的应用潜力。金属Zn的沸点较低,在高温处理过程中,Zn的挥发可以使材料产生丰富的孔道。基于此,本文首先合成了含锌MOFs材料,然后对其进行掺杂、碳化制备成一系列电催化剂,并研究了它们的OER/ORR催化性能。通过搅拌合成法制备了 MOF-5,然后进行高温碳化、掺杂氮元素。所制备的催化剂颗粒分布均匀。在0.1 M的KOH电解液中,它们具有较好的ORR催化活性。其中,N/CMOF-5-500催化剂的ORR活性最佳,起始电压值为-0.088 V,半波电势值为-0.179 V,极限电流密度值为-5.510 mA·cm-2,Tafel斜率值为-44.2mV·dec-1,电子转移数为3.91;但是它的OER活性较差。氮元素掺杂可显著提高催化剂的ORR活性。通过搅拌合成法制备Co/ZIF-8,随后进行高温碳化。制备出的催化剂具有较高的缺陷度。在0.1 M的KOH电解液中,它们具有较好的ORR和OER催化活性。其中,CoZn-5催化剂的ORR/OER活性最好,ORR半波电势为-0.141 V,极限电流密度为4.374 mA·cm-2,Tafel拟合斜率为64.1 mV·dec-1,电子转移数为 3.77;OER 的 Tafel 斜率是 87.3 mV·dec-1,0.8 V电压下的电流密度达24.357 mA·cm-2。对催化剂掺杂适量钴元素可明显提高ORR/OER活性。通过溶剂热法制备Fe/IRMOF-3,随后对其进行高温处理。制备出的催化剂具有较高的缺陷度和较高的氮元素和铁元素含量。在0.1 M的KOH电解液中,它们具有较好的ORR和OER活性。其中,FeZn-10催化剂的ORR/OER活性最佳。ORR的半波电势为-0.158 V,极限电流密度值为5.499 mA·cm-2,Tafel拟合斜率为64.5 mV·dec-1,电子转移数为3.96。OER的Tafel拟合斜率为50.5 mV·dec-1,0.8 V时的电流密度为16.791 mA·cm-2。通过对催化剂掺杂一定量的铁元素,可以提高其双功能催化活性。