静电纺丝技术是一种以聚合物熔体或溶液为原料制备纳米纤维的技术。电纺动物蛋白纳米纤维具有操作简单、生物相容性好等优点。然而目前动物蛋白纺丝具有一定的难度,且纺丝过程中会使用大量的有毒溶剂,对环境造成破坏。金属空气电池是一种将金属的化学能直接转化为电能的装置。金属空气电池以其优异的性能在许多领域已经得到了应用,例如电能储存、电化学、新能源汽车等领域。目前商业化的空气电池催化剂主要以贵金属-C类催化剂为主,但贵金属催化具有价格昂贵等缺点,极大的限制了空气电池的市场化应用。过渡金属-N-C类催化剂具有初始能量高,成本低等优点,但目前该类催化剂仍处于实验室研究阶段。为解决上述问题,进行蛋白复合纳米纤维的制备研究,并使用蛋白复合纳米纤维为催化剂前驱体材料,进行空气电池催化剂的制备。探究了不同体系的催化剂的催化性能。具体研究内容如下:进行蛋清蛋白/PEO复合纳米纤维的制备技术研究,创新性的提出使用水溶性聚合物PEO与蛋清蛋白进行纺丝,在纺丝溶液体系中不使用有机溶剂,保证了纺丝过程及样品的环境友好性。对溶液质量分数以及纺丝工艺参数对复合纤维形貌的影响进行了探究。得出适合纺丝的最佳溶液质量分数为50%。在最佳纺丝工艺参数(纺丝电压25 kV、纺丝距离16 cm、挤出速度0.2 mL/h)的条件下,成功制备了平均直径为389.45 nm的蛋清蛋白/PEO复合纳米纤维。将制备的蛋清蛋白/PEO复合纳米纤维作为催化剂的前驱体材料,本文创新性的提出了 NiCl2@Protein@PEO的催化剂体系,并进行NiCl2@Protein@PEO催化剂的制备以及催化性能的研究。对催化剂前驱体材料的元素构成进行了分析,对NiCl2@Protein@PEO催化剂的形貌进行了探究,对NiCl2@Protein@PEO催化剂的催化性能进行了研究。研究结果表明,纺丝溶液中的蛋清蛋白成功转化成纳米纤维,催化剂前驱体材料中N元素的存在形式以石墨型N为主,在碳化温度700℃时,催化性能达到最佳,此时还原起始电位为0.89V,极限电流为4.50 mA/cm2。由于蛋清蛋白/PEO复合纳米纤维的机械性能较差,导致NiCl2@Protein@PEO催化剂的催化效果不能满足实际需求。为进一步提高催化剂的催化性能,本文提出NiCl2@Protein@PEO@PPS的催化体系,使用熔体法制备PPS纤维,并对PPS纤维的形貌特征进行了分析。对NiCl2@Protein@PEO@PPS催化剂的催化活性以及稳定性进行了研究。研究结果表明:NiCl2@Protein@PEO@PPS催化剂颗粒分布均匀,在800℃时,催化剂表现为最佳性能,此时起始还原电位为0.93V,半波电位为0.82V,极限电流为 0.68mA/cm2,与 NiCl2@Protein@PEO 催化剂相比,性能大幅提升。NiCl2@Protein@PEO@PPS催化剂的稳定性与商业用Pt/C催化剂的稳定性基本相当,可以满足使用需求。综上,本文提出了一种制备蛋清蛋白复合纳米纤维的新方法,通过实验探究了制备蛋清蛋白复合纤维的工艺参数;将蛋清蛋白复合纳米纤维应用于空气电池催化,开发了一种性能良好、稳定性良好、绿色环保的新型过渡金属-C-N催化体系。本研究为空气电池催化剂的发展提供了一种新的思路,有望将此成果应用于空气电池产业化研究中。