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开发价格低廉、环境友好、稳定高的ORR/OER电极催化剂对实现锌-空气电池的大规模实际应用至关重要。目前,用于锌-空气电池的ORR/OER催化剂主要以Pt,Ru和Ir类贵金属催化剂为主。这些贵金属催化剂的缺点是成本高,易中毒,资源稀缺和耐久性差。因此,寻找低成本、效能高的非贵金属催化剂替代贵金属催化剂,以推动锌-空气电池的商业化进程显得尤为重要。本文通过组分调控及制备条件优化等方式实现了掺氮多孔碳复合材料的可控制备,分别以石墨烯、三聚氰胺海绵、聚吡咯为碳氮前驱体,采用固-气反应法,获得了在碱性电解液中具有高的ORR/OER催化性能的非贵金属碳基类催化剂N-HGO、Co@CNT/MSC、Co/HMSC和Co/HNCPPy。利用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman等表征手段,探索了影响材料微观形貌形成的因素,揭示材料的形成机理。结合ORR/OER等电化学性能测试,分析了材料氧化还原性能与其结构之间的关系。并将所制备的材料应用于锌-空气电池上,通过功率密度、放电比容量、充放电循环稳定等特性评价材料的电化学性能与稳定性。ORR/OER测试和锌-空气电池测试结果表明:（1）N-HGO具有较好的ORR性能和一定的OER性能,在碱性电解液中,其E1/2为0.82 V,ΔE(EOER–EORR)为0.98 V。N-HGO基锌-空气电池具有较好的可充电性能,在10 mA cm-2的电流密度下可连续充放电循环33.3 h（200个循环）,稳定性略优于商用的Pt/C。（2）Co@CNT/MSC和Co/HMSC均表现出较好的ORR/OER性能,特别是Co/HMSC,E1/2为0.84 V,OER过电势为396 mV,ΔE为0.78 V。Co/HMSC基锌-空气电池具有出色的可充电性,在10 mA cm-2的电流密度下连续充放电循环51.6 h（310个循环）后放电电压仅下降了0.05 V,优于商用的Pt/C基电池。（3）Co/HNCPPy具有最优的ORR/OER性能,E1/2为0.86 V,OER过电势为373 mV,ΔE为0.74V。Co/HNCPPy基锌-空气电池具有出色的充放电循环稳定性,优于商用的Pt/C。研究分析表明:（1）材料的分级多孔结构有利于提升材料的电催化活性。微孔可显著提高的材料的比表面积,以暴露更多的活性位点,而中孔或大孔更有利于电解质的传导。（2）合适的碳基体不仅可以提高催化剂的电子传输能力,并且有利于形成高度分散的Co/CoNx结构,减少金属纳米颗粒的团聚。（3）Co/CoNx活性结构与掺氮多孔碳之间的协同作用可显著提高电催化材料的ORR/OER活性及稳定性。