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镁空气燃料电池具有材料丰富易得、质能比高、环境无污染和操作安全简单等特点,是被认为可广泛应用于电动汽车的一种新型绿色电源。在燃料电池的组成部分中,空气电极对电池的性能有很大的影响,而催化剂的性能决定了空气电极性能。所以开发高效的新型催化剂,成为了燃料电池的重要研究课题。本文采用水热法合成了不同载体（活性炭、多壁纳米碳管）固载的MnO2纳米棒。对催化剂的组成、结构和微观形貌进行表征。结果显示MnO2为纳米棒结构,且与MWCNT具有多种结合方式。这些方式能够增加活性位点,增强电子传导和氧气的传递,提高催化剂的活性。电化学测试表明,MnO2/MWCNTs的起始还原电位达到0.03Vvs.Hg/HgO（比MnO2/C高50mV）。组装的电池峰功率为70.47mWcm-2。证明MnO2/MWCNT催化剂的催化效果比MnO2/C的高。通过熔融法制备聚苯并咪唑{聚[2,2’-（间苯基）-5,5’-联苯并咪唑]（mPBI）和聚2,5-苯并咪唑（ABPBI）}作为中间体,结合金属盐（Fe、Co、FeCo混合）,高温热解得到催化剂（Fe-mPBI、Fe-ABPBI、Co-ABPBI和FeCo-ABPBI）。对催化剂的组成、结构和微观形貌进行了表征,结果表明,催化剂均为片状结构。电化学测试得Fe-mPBI的还原电位0.03V,FeCo-ABPBI为0.035V。最佳制备工艺为mPBI:Fe=1:2、Fe:Co:ABPBI=1:1:2。测试了组装的电池得到最大功率Fe-mPBI为67.6mWcm-2,FeCo-ABPBI为71.52mWcm-2(6wt%的Pt/C为83.7mWcm-2)。实验结果表明,热解ABPBI制备的催化剂性能比热解mPBI制备的催化剂性能高。同时FeCo-ABPBI催化剂由于具有双金属间的协同作用,其催化效果明显提高。催化剂中的孔结构可以强化氧气的传递,提高催化剂的性能。本文通过模板法用ABPBI与铁盐、钴盐和铁盐钴盐混合形成的配合物热解制备具有多孔三维结构的催化剂3D-Fe-ABPBI、3D-Co-ABPBI和3D-FeCo-ABPBI。对催化剂的组成、结构、微观形貌和孔结构进行表征。结果显示,催化剂为片状结构,其孔为介孔。通过电化学测试得出最佳的制备工艺（ABPBI:MgO=1:1,Fe:Co:ABPBI=1:2:5）,其中最佳起始还原电位为0.06V。将催化剂组装成镁空电池并测试出最佳的峰功率为78.9mWcm-2。实验证明,催化剂中双金属的起到了增加活性位点的作用和双金属之间的协同作用,其三维的孔结构起到强化氧气传递的作用。