随着全球经济危机的影响和对清洁可持续能源的生态关注的持续增加,能源转换和储存设备的开发得到了更广泛的重视,如水电解槽、燃料电池和金属空气电池等。为了更好地为促进技术进步,新型能源的开发至关重要。能源转换装置的基础层面是一系列的电化学反应过程,并且在未来的商业化技术中,氧化还原反应的缓慢阴极动力学限制了燃料电池的整体性能效率。目前的技术主要使用铂及其合金,但是由于甲醇交叉的低耐受性而导致的稀缺性、高价格和不稳定性阻碍了其大规模商业化。为了寻求高性能且非贵重的电催化剂来代替Pt催化剂,本文研究了可再生衍生的几种与Fe盐结合的氨基酸的合成,以及其在氧还原反应和锌空气电池合成中的活性性能。首先,通过模板辅助的水热混合和高温下的两步热解合成了14种不同的氨基酸掺杂乳酸亚铁盐。合成的样品表现出褶皱结构和颗粒的致密聚集,对于氧还原反应（ORR）表现出中等到差的性能。基于形态学方面研究,经前体负载修饰的Fe NC-精氨酸、Fe NC-色氨酸和Fe NC-组氨酸,与未修饰的样品相比,半波电势分别改善了0.026V、0.055V和0.018V,而且形态变为海绵状网络结构,分散性更好。由于多孔形态和较高的氮掺杂百分比,其活性性能得到提升。本研究提供了一种平台,通过进一步调整形态和掺杂含量,氨基酸可用作朝向氧化还原探测燃料电池和金属-空气电池的潜在材基于上述研究工作,本文的第二部分旨在利用组氨酸氨基酸作为碳和氮前体的单一来源来合成Fe-N-C电催化剂。其复杂的电化学性能与Fe-N相互作用和介孔碳骨架的先进结构表征有关。Fe NC-L1和Fe NC-A1均能实现优异性能,与Pt/C基准相比,分别为E_1/2 0.816 V和0.840 V vs.RHE,相应的j_L分别为5.4 m A cm^-2和5.71 m A cm^-2,而且都具有优异的稳定性（c.a响应分别为88.2%和95.0%）。XPS结果表明催化剂结构中具有高百分含量掺杂氮的吡啶,以及Fe⁺²和Fe⁺³的铁氧化态作为Fe N₄的组成部分,可以降低氧的吸收能垒来催化氧还原反应。并且,对于Fe NC-A1和Fe NC-L1的锌-空气电池,其最大功率密度可分别达到114.4 Wm cm^-2和98.7 Wm cm^-2。由于中介孔碳骨架的作用,两者的BET比表面积可高达713.67 m²g^-1和985.99 m²g^-1。