空气（氧）阴极上缓慢的氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）,是制约锂-空气电池发展的关键因素之一。良好的阴极催化材料能够为电池充放电过程提供大量的活性位点,并催化电池ORR和OER过程,因此研发高效的ORR和OER双功能催化剂,对改善锂-空气电池性能具有非常重要的意义。钙钛矿型氧化物具有成本低廉、易合成等优点,又兼具独特的缺陷结构和氧空位通道,表面可提供大量的反应活性位点,是一种潜在的ORR/OER双功能催化剂。以LaMnO₃基钙钛矿为对象,采用溶胶-凝胶法对其进行多元复合掺杂,研究并取得下列结果:1)设计合成了一系列不同稀土元素Sm、Gd单掺杂及共同掺杂的La_1-xSm_xMnO₃（x≤0.4）、La_1-yGd_yMnO₃（y≤0.4）、La_1-x-ySm_x Gd_yMnO₃（x≤0.2,y≤0.2）钙钛矿型复合氧化物,与其负载在碳上的La_1-xSm_xMnO₃/C、La_1-yGd_yMnO₃/C、La_1-x-ySm_x Gd_yMnO₃/C复合材料。TG-DTA、XRD、FT-IR结果表明,掺杂降低了钙钛矿的成相温度,未负载C的前驱体焙烧后得到立方晶系钙钛矿型氧化物;负载C的前驱体焙烧后得到正交晶系钙钛矿型氧化物,多元稀土掺杂有助于产生更多的氧空位。SEM、TEM和BET分析表明,La_0.8Sm_0.1Gd_0.1MnO₃/C因C的分散包覆限制了晶粒长大,获得了较高比表面积138.72 m²/g,避免了未负载C时La_0.8Sm_0.1Gd_0.1MnO₃的团聚现象。CV、LSV测试结果显示,La_0.8Sm_0.1Gd_0.1MnO₃的还原峰位E_p较La_0.7Sm_0.3MnO₃和La_0.8Gd_0.2MnO₃还原峰位分别高出14 mV和35 mV,La_0.8Sm_0.1Gd_0.1MnO₃的半波电位(E_1/2)较La_0.7Sm_0.3MnO₃和La_0.8Gd_0.2MnO₃半波电位分别高出22 mV和34 mV,证实了Sm、Gd二元稀土掺杂提高了ORR催化性能;与同元素和同比例掺杂的含C复合材料测试结果对比,证明C的存在对钙钛矿型氧化物电催化性能的提高有显著作用。20000 s稳定性测试之后,La_0.7Sm_0.3MnO₃、La_0.8Gd_0.2MnO₃、La_0.8Sm_0.1Gd_0.1MnO₃的衰减率依次为16.1%、14.3%、10.2%,而La_0.8Sm_0.1Gd_0.1MnO₃/C电流衰减率为3.2%,具有较高的稳定性。2)设计合成了一系列Co掺杂LaMn_1-zCo_zO₃（z≤0.4）钙钛矿型氧化物,及其在碳上负载的LaMn_1-zCo_zO₃/C钙钛矿复合材料。TG-DTA、XRD、FT-IR测试结果表明,在650℃焙烧4 h后,LaMn_1-zCo_zO₃得到了立方晶系纯钙钛矿相,LaMn_1-zCo_zO₃/C得到了正交晶系纯钙钛矿相。SEM、TEM和BET的分析表明,复合材料LaMn_0.7Co_0.3O₃/C中钙钛矿晶粒被无定形的C包覆,粒径在20 nm左右,比表面积为155.68 m²/g,但未负载C的钙钛矿出现了严重的团聚。CV、LSV测试结果显示,在不同掺杂比例的LaMn_1-zCo_zO₃和LaMn_1-zCo_zO₃/C中,均为LaMn_0.7Co_0.3O₃和LaMn_0.7Co_0.3O₃/C的电催化性能最佳,表明Co的掺杂比例不受C的影响,但LaMn_0.7Co_0.3O₃/C的半波电位(E_1/2)较LaMn_0.7Co_0.3O₃的半波电位高出112 mV,证明钙钛矿型氧化物中引入C,可以显著提高复合材料的电催化性能。20000 s稳定性测试之后,LaMn_0.7Co_0.3O₃的电流衰减率为55.7%,LaMn_0.7Co_0.3O₃/C的电流衰减率为18.04%。3)设计合成了一系列A、B位共掺杂的La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_1-zCo_zO₃（z≤0.4）钙钛矿型氧化物,及其在碳负载的La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_1-zCo_zO₃/C钙钛矿复合材料。TG-DTA、XRD、FT-IR测试结果表明,La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_1-zCo_zO₃和La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_1-zCo_zO₃/C在650℃焙烧4 h得到了纯钙钛矿相。SEM、TEM和BET结果表明,复合材料La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_0.9Co_0.1O₃/C中钙钛矿晶粒被C包覆,粒径在18 nm左右,比表面积为200.38 m²/g,未负载C的La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_0.9Co_0.1O₃出现了团聚。CV、LSV测试结果显示,La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_0.9Co_0.1O₃的半波电位较La_0.8Sm_0.1Gd_0.1MnO₃和LaMn_0.7Co_0.3O₃分别高出16 mV和7 mV,过电位（η）较LaMn_0.7Co_0.3O₃低20 mV,表明A、B位同时掺杂对钙钛矿型氧化物的ORR和OER性能均有大幅提高。经过20000 s稳定性测试之后,La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_0.9Co_0.1O₃的电流衰减率为45.6%,La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_0.9Co_0.1O₃/C的电流衰减率为10.9%。La_0.8Sm_0.1Gd_0.1Mn_0.9Co_0.1O₃/C作为阴极催化剂组装的电池充放电电压平台差仅0.74V,具有较高的催化性能。