1、近年來，金屬-空氣電池因其高比能量密度而備受關注。然而，動力學緩慢的氧氣還原反應(ORR)和氧氣析出反應(OER)降低了金屬-空氣電池的效率，阻礙了其實際應用。研發(fā)性能優(yōu)異、價格低廉的非貴金屬ORR/OER催化劑對發(fā)展金屬-空氣電池具有重要意義。在眾多過渡金屬催化劑中，鈷基化合物具有很好的ORR和OER催化性能，而且Co儲量豐富、價格低廉，特別是摻雜后的化合物更具有優(yōu)秀的穩(wěn)定性。論文通過加熱回流法以及后續(xù)的高溫煅燒，成功合成了Co-Sr

2、CO3/NC、Co-Nd/NC和Co-Ce/NC三個系列的雙金屬/氮摻雜碳復合材料。采用XRD、Raman、XPS、TEM、氮氣等溫吸脫附等分析手段對上述復合材料進行了結構表征，通過電化學測試對復合材料進行ORR和OER催化性能評價，并且分析了他們的構效關系。
　　以過渡金屬鈷和堿土元素鍶制備了雙金屬前驅體，然后通過不同溫度煅燒得到Co-SrCO3/NC系列復合材料。結果表明，金屬鈷被包裹在氮摻雜碳的石墨殼中，生成的SrCO3納米

3、棒則嵌入石墨殼中并與金屬鈷相接觸。在氧飽和0.1M KOH電解液中，Co-SrCO3/NC系列復合材料具有優(yōu)異的ORR/OER催化活性，尤其是Co-SrCO3/NC-600具有超越貴金屬催化劑20wt％Pt/C和IrO2的活性穩(wěn)定性。以Co-SrCO3/NC-600制備的空氣電極在鋅-空氣電池中也表現(xiàn)出優(yōu)異的放電性能。在10mA·cm-2電流密度進行深度放電期間，以Co-SrCO3/NC-600作為空氣電極的鋅-空氣電池保持了1.10V

4、平穩(wěn)的放電電壓平臺，相同情況下的20wt％Pt/C的放電電壓平臺為1.17V。放電至0.6V時，放電停止。在這期間，Co-SrCO3/NC-600復合材料的放電容量為486.31mAh·gZn-1，高于20wt％Pt/C的446.99mAh·gZn-1。利用過渡金屬鈷和稀土元素釹制備的Co-Nd/NC系列復合材料具有較大的比表面積和豐富的介孔結構。在氧飽和0.1M KOH電解液中，對于OER反應，Co-Nd/NC-700在10mA·cm

5、-2時的電位為1.65V（vs.RHE），其催化活性超越IrO2;對于ORR反應，Co-Nd/NC-800的半波電位為0.78V(vs.RHE)，僅比20wt％Pt/C的半波電位低0.04V。Co-Ce/NC系列復合材料具有穩(wěn)定的多級孔結構及較大的比表面積。在氧飽和0.1M KOH電解液中，Co-Ce/NC-600表現(xiàn)出最為優(yōu)異的ORR/OER雙功能催化活性和穩(wěn)定性。對于OER反應，其10mA·cm-2時的電位為1.70V(vs.RHE