寻找廉价而且催化活性高的氧电极催化剂一直是研制碱性燃料电池的关键问题之一。本文研究了用溶胶凝胶常规加热法和微波烧结法制备催化效果良好的钙钛矿型氧化物Nd_0.6Ca_0.4MnO₃。用XRD、SEM、TEM等表征手段对催化剂进行了表征和物相分析。用线性扫描法（LSV）、交流阻抗技术（EIS）以及计时电流法（CA）等电化学方法研究了它们在碱性介质中对氧的电化学还原（OxygenReduction Reaction,简称ORR）催化性能。用溶胶凝胶常规加热法制备时,首先制备了以柠檬酸为配体的催化剂前驱体固凝胶,后经燃烧得到了性能稳定的复杂氧化物,显示了对ORR的优良催化性能。以此产物为催化剂制备的空气电极在-0.2V时空气气氛和氧气气氛下电流密度分别能达到-82mA·cm^-2和-141mA·cm^-2;研究了一系列最佳制备条件。研究了微波烧结法制备氧化物,制备得到的氧化物催化剂,颗粒均匀,粒径达到15-20nm,对ORR催化效果良好。在-0.2V时空气气氛下能达到-80 mA·cm^-2的电流密度。以制备得到的Nd_0.6Ca_0.4MnO₃作为空气电极催化剂,组装了锌空气燃料电池,初步研究了电池的放电性能。在气体扩散电极中,碳素材料是催化剂的载体,同时又对氧还原提供活性部位,与催化剂发生协同催化效果,作用十分复杂。催化过程中,氧首先吸附在反应三相界面的碳载体上,研究氧的吸附过程对了解催化剂的催化机理具有十分重要的意义。本文利用DFT（密度泛函理论）通过Materials Studio计算软件的DMol3模块对氧分子在石墨表面的吸附过程进行了模拟计算和理论研究。