摘要能源危机与环境污染是人类今后五十年面临的两大问题，传统的能源和能源使用方式已经无法适应时代发展的要求
为了满足日益增长的能源需求，人们迫切需要开发新型高效的能源转换装置以解决能源问题
锌 空气电池就是高效能−源转换装置的代表之一，高效率的锌 空气的电池在便携式电子器件和电动汽车−中发挥着关键作用，可促进运输电气化、减少对化石燃料的需求和促进低碳经济发展
锌 空气电池表现出较高的电池工作效率，其理论比能量可达−1218 Wh kg−1，理论体积能量密度可达 6136 Wh L−1，理论电压可达 1
在锌 空气电池−中，氧还原反应（ORR）是关系到电池工作效率的基本反应之一
然而，ORR 迟缓的动力学过程严重阻碍了锌 空气电池的应用
为此需要寻找高效、稳定的催化−剂降低 ORR 反应的活化能垒，提升锌 空气电池的能量转换效率
目前，铂基材−料是最常用的 ORR 催化剂
但铂基材料的稳定性较低、成本较高等因素严重制约了锌 空气电池的商业发展
因此，为了开发具有长期稳定、成本低廉且高催化−活性的非贵金属 ORR 电催化剂，仍然需要做出很多努力
本论文以降低氧还原反应能垒、提高催化效率为目标，首先尝试将铁引入钨基氧化物材料，以获得性能优异的钨酸亚铁/氮掺杂石墨烯复合氧还原催化剂
再将氧化物转化为碳化物，并以过渡金属钴代替过渡金属铁，以获得更加优异的催化活性
最后利用铁钴两种过渡金属对碳化钨的电子结构进行调节，以获得具有更加优异性能的钨基 ORR 催化剂
具体研究思路为：通过过渡金属对钨基材料电子结构的调节，降低氧还原反应能垒，提高催化效率，并以筛选出的性能优异的过渡金属掺杂钨基催化剂成功组装锌−空气电池
本论文的主要研究内容如下（1）以石墨相氮化碳和细菌纤维凝胶为模板剂和碳源，以溶解于氨水的钨酸和氯 1 化铁溶液为金属源，通过冷冻干燥的方式获得具有海绵状多孔结构的气凝胶
