可充电锌-空气电池是一种能量密度高、安全无污染的能量存储与转换装置,适用于电动汽车和各类电子产品。其性能主要受阴极氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）迟缓动力学的影响。因此,通常使用双功能电催化剂来加快阴极反应动力学过程。在可充电锌-空气电池系统中,主要使用贵金属材料Pt和Ir O₂/Ru O₂分别作为ORR和OER催化剂,但在实际使用过程中仍有许多问题阻碍了可充电锌-空气电池的商业化应用。首先,这些催化剂材料皆属于稀有贵金属,自身成本过高;其次,它们的稳定性能表现一般。因此,研制高稳定性的低成本双功能催化剂对可充电锌-空气电池的推广是十分必要的。储量丰富的过渡金属由于价层d轨道处于未充满状态,所以在催化反应过程中对反应物的吸附能力表现适中,从而具有OER或ORR潜在催化能力。碳材料因具有较高的比表面积、良好的导电性能和容易调节等优点,在电催化领域得到广泛应用。本论文将过渡金属与碳纳米管材料进行复合,制备了高催化活性的双功能电催化剂并应用于锌-空气电池本文通过电沉积方法在碳布基底上生长不同比例的铁镍氢氧化物纳米片,然后在不同温度下以双氰胺为碳源进行热处理,铁镍氢氧化物纳米片逐渐向铁镍纳米颗粒转变,同时铁镍纳米颗粒可以催化周围碳物种形成碳纳米管,最终制备出内嵌铁镍纳米颗粒氮掺杂碳纳米管阵列。利用SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段对材料进行结构表征。结果显示碳纳米管的长度在几微米左右,管直径大约40-120 nm之间。铁镍纳米颗粒均匀分布在碳纳米管内,颗粒直径约为5-35 nm。在铁镍双金属纳米颗粒和氮掺杂碳纳米管的协同作用下,双金属纳米颗粒的性能要优于单一金属纳米颗粒。在氧析出反应中,达到10 m A cm^-2的电流密度,Ni₂Fe₁@NCNT-800/CC电极仅需要232 m V的过电位,在氧还原反应中,Ni₂Fe₁@NCNT-800/CC电极的起始电位为0.94 V、半波电位为0.82 V、极限电流密度为15.6 m A cm^-2。由此可见,Ni₂Fe₁@NCNT-800/CC电极在OER和ORR中都表现出较好的催化性能。将Ni₂Fe₁@NCNT-800/CC和Pt/C+Ir O₂混合催化剂分别组装成全固态锌-空气电池和液态可充电锌-空气电池,结果表明Ni₂Fe₁@NCNT-800/CC电极具有更好的催化性能。并且在液态可充电锌-空气电池中表现出优异的稳定性,可以在电流密度为10 m A cm^-2的充放电循环测试中稳定300小时。Ni₂ Fe₁@NCNT-800/CC的良好催化活性主要源于铁镍纳米颗粒与氮掺杂碳纳米管之间的协同效应。