金属-空气电池由于其极高的理论能量密度、对环境友好、价格低廉等优势,受到了人们的广泛关注,但其仍存在着比较大的缺点。特别是在没有催化剂的作用下,其空气电极一侧的电化学反应极其缓慢,这也是其目前仍未能实现大规模商业化应用的主要原因之一。本论文的主要工作集中在应用于金属-空气电池的过渡金属/氧化物@碳材料复合催化剂的制备及其电催化性能的研究。具体工作包括以下几个部分:第一,采用溶剂热法,制备出α-Fe₂O₃纳米准立方体,并在其表面包覆一层导电聚合物PPy,再通过煅烧使PPy转变为N掺杂的碳材料,研究了该复合催化剂在碱性溶液中的氧还原（ORR）性能。第二,利用静电纺丝技术,将金属氧化物Fe₂O₃包覆在N掺杂碳纤维的表面,并通过升高温度,将过渡金属氧化物Fe₂O₃转变为过渡金属Fe,进一步提高材料的导电性。进一步改变负载比例和煅烧方法,优化C纤维表面金属Fe的尺寸大小以及分布数量。此外,我们还分别制备了金属Ni和Co单质纳米颗粒镶嵌在N掺杂碳纤维上的复合材料,研究了这几种材料在碱性溶液中的电催化性能并探究其性能差异的本质。最后,利用静电纺丝技术,制备出了NiCo合金纳米颗粒镶嵌在N掺杂的碳纳米线上的复合物作为氧气的高效稳定的双功能催化剂,研究了NiCo合金纳米颗粒的负载量对电催化性能的影响,以及应用于锌-空气电池和锂-空气电池的电池性能。