锌空气电池有着高的理论能量密度、绿色环保以及安全可靠等优势,应用前景广阔。然而现在广泛使用的贵金属催化剂价格昂贵并且稳定性能差,限制了锌空气电池的商业化应用。碳纳米材料有着大的比表面积、高的导电性、价格便宜等优点,通过氮元素掺杂可以提高催化性能,引入过渡金属使其具有优秀的双功能催化性能。本文通过简单的高温热解过程制备了碳基非贵金属催化剂,并对其催化性能进行了研究。首先以聚酰亚胺隔膜作为碳源和氮源,四水乙酸钴为钴源,经简单的高温热解制备出钴氮共掺杂的碳纳米材料(Co/N/C)催化剂。表征结果显示,Co/N/C材料中钴元素分布在多孔碳纳米材料的内部及表面,碳材料表现出大量的介孔结构,有着较大的比表面积;并且掺入的氮元素主要是以吡啶氮形式存在。Co/N/C材料在碱性溶液中展现出良好的氧还原/氧析出双功能催化活性。将其应用于锌空气电池空气电极,Co/N/C材料表现出优秀的双功能催化性能以及良好的循环稳定性。引入升华硫粉作为硫源,以聚酰亚胺隔膜作为碳源和氮源,四水乙酸钴为钴源,经过高温热解制备出钴硫氮共掺杂的碳纳米材料(Co-S/N/C)催化剂。表征结果显示,Co-S/N/C中钴的硫化物颗粒分布在纳米碳材料表面,碳材料表现出分级多孔的特征,比表面积大,还有着较高的吡啶氮与石墨氮含量。Co-S/N/C在碱性溶液中表现出良好的氧还原/氧析出双功能催化活性,将其应用在锌空气电池空气电极,催化剂也表现出比Pt/C催化剂更好的催化性能及循环稳定性。