锂空气电池因为其具有极高的理论比容量和理论比能量,环境友好,被认为是一种具有巨大发展潜力的储能电池。现阶段对锂空气电池的研究仍处在初级阶段,电池的倍率性能、循环性能和能量效率等都需要提升,同时还存在电解液挥发,负极金属锂的腐蚀等问题,研究和开发高效的正极催化剂材料对提升锂空气电池性能具有关键作用。过渡金属氧化物具有ORR反应活性高、成本低廉、工艺简单等优点,因此被广泛应用于锂空气电池正极催化剂,但其较差的OER反应活性还需要进一步提升;贵金属及其氧化物具有较高的OER反应活性;碳材料具有良好的导电性、巨大的比表面积和发达的孔隙结构等优点被广泛用作正极集流体。在本文的研究中,通过一步水热法在多壁碳纳米管上均匀负载二氧化钌和二氧化锰,通过电化学沉积法在碳布上原位生长二氧化锰和钌,通过XRD、Raman、TEM、SEM、XPS等测试方法对材料的结构和形貌进行了表征。随后,用恒流充放电测试、循环伏安测试和交流阻抗测试对上述材料进行了锂空气电池的电化学性能分析,并且通过充放电之后电极表面放电产物的形貌和成分分析,探究在电极材料上负载贵金属氧化物对材料催化性能的影响。具体研究内容如下:（1）通过控制一步水热法的反应条件达到控制材料的形貌。分别考察了水热时间,水热温度和原料配比对材料形貌的影响;实验结果表明,当水热温度为90℃,水热时间为12 h,原料KMnO₄:RuCl₃质量比为40:3时,制备材料为二氧化钌和二氧化锰纳米片均匀负载的碳纳米管。电化学测试表明,所制备材料在100 mA g^-1的电流密度下放电容量高达20910 mAh g^-1;恒流限电压测试表明材料具有较好的倍率性能以及高达94.5%的库伦效率;恒电流循环测试表明材料具有较好的循环性能:限定容量为1000 mAh g^-1时,在100 mA g^-1下可以稳定循环90圈,在200 mA g^-1下可以稳定循环94圈,在500 mA g^-1下可以稳定循环100圈;在1A g^-1下可以稳定循环120圈;限容量为500 mAh g^-1时,在50 mA g^-1下可以稳定循环110圈,同时其过电位仅为0.8 V,能量效率达到了78%。循环伏安曲线对比表明加入二氧化钌后,材料具有更高的ORR活性和OER活性;通过对放电和再充电后极片的分析,确认放电产物主要为过氧化锂,同时表明材料的三维结构具有较好的储存过氧化锂的能力,正极催化剂具有良好的催化过氧化锂分解的能力。最后考察了材料在不同电解液中的循环性能,结果表明,电解液添加剂可以显著降低材料首圈的过电位,但对于循环性能的提升效果有限。（2）通过控制电化学沉积反应条件来控制材料形貌。主要考察了沉积电流密度,沉积电压对材料形貌的影响,实验结果表明,在电流密度为1、2、5和10 mA cm^-2下,二氧化锰均为纳米颗粒状;在0.5 V和0.75 V的沉积电压下,二氧化锰表现为纳米颗粒状,在1.0 V和1.25 V的沉积电压下,表现为纳米片状;通过恒流充放电测试,表明1.0 V下所制备材料具有较低的过电位;通过欠电位沉积Ru之后,二氧化锰由纳米片转化为纳米线。通过循环伏安曲线表明Ru的加入提升了ORR和OER反应活性;恒电流循环测试表明材料具有较好的循环性能:限容量为1000 mAh g^-1时,在200 mA g^-1和500 mA g^-1下分别可以稳定循环110圈和160圈;限容量为500 mAh g^-1时,在100 mA g^-1下可以稳定循环175圈。充分证明了无粘结剂正极可以大幅提升材料的循环性能。通过对放电充电后极片的分析,放电产物主要为过氧化锂,同时表明材料的三维结构具有较好的储存过氧化锂的能力,正极催化剂具有良好的过氧化锂分解能力。