燃料电池与金属-空气电池由于具有清洁、高效、可连续大功率放电的特殊性能而受到人们广泛的关注。氧电极是燃料电池和金属-空气电池中的阴极,在控制电池性能方面有很重要的作用。对H₂-O₂燃料电池,即使在电流密度高达2A/cm2,氢电极的过电位也不会超过50mV。而O₂电极即使在小电流密度下,过电位也达300～400mV。同样地,氧电极也是金属-空气电池中决定其性能优劣的关键因素。用于氧电极的催化剂的研究一直是制约氧电极技术发展的关键因素。在寻求具有高效的催化性与低廉的成本的氧还原反应（ORR）的催化剂的过程中,人们除开发出先进的贵金属及合金催化剂制造技术外,还开发了大量的用于ORR的过渡金属复合氧化物,但是均不理想,如应用较广泛的几种催化剂中,铂虽然催化性能较好,但成本过高,而廉价的MnO₂催化剂材料对氧还原虽有一定的催化活性,但多为微米级粉料,且性能也不十分好。本课题采用了两种新颖,简易的制备方法——液相合成法和固相热压法制备了锰的复合氧化物催化剂来作为氧电极催化剂,采用XRD对本课题所制备的催化剂材料进行了晶型结构表征,并通过开路电位-时间,线性伏安扫描、稳态极化、循环伏安、交流阻抗等测试手段,研究了催化剂材料在酸性、碱性、中性以及微酸性电解质溶液中的催化性能,并将其与国外现有研究成果进行了比较,考察了催化剂材料的应用前景。结果表明两种方法制得的催化剂材料的主要成分均为Mn₃O₄,分析其在不同的制备方法下可能含有其他的不同的锰的氧化物。其中,液相合成法制得的催化剂材料在酸性电解质溶液中具有较好的催化活性,初步表现出较高的研究价值;而固相热压法制得的催化剂材料在碱性电解质溶液中具有非常好的催化活性,甚至远远超过了现有催化剂研究成果的催化活性;且固相热压法制得的催化剂材料在碱性介质中的电催化活性要大于在其他介质中的催化活性,表明该催化剂材料在碱性电解液和其他电解质溶液中催化氧还原的机理是不同的。总之,本课题所制得的催化剂材料表现出了良好的发展前景,具有很高的研究价值,可从制备工艺的优化和材料的掺杂改性等研究方向去进一步改进催化剂材料的性能。