化石燃料重要的一次能源,它的大量燃烧不仅引起了全球气候的变化,而且严重破坏了生态平衡,所以开发和利用可再生新能源迫在眉睫。在各种新型能源存储及转换器件中,可充电锌空气电池和电解水反应装置具有安全性高和环境兼容性好等优势。氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）迟缓的动力学过程是制约这些器件性能的重要因素,需要高效的电催化剂来加速反应过程。迄今为止,Pt、Ir和Ru O₂等贵金属基材料被认为是ORR或OER最有效的催化剂。但由于贵金属价格昂贵、资源储量有限、耐久性不足等问题,阻碍了这些材料在能源技术中的大规模应用。因此有必要发展高性能的非贵金属基催化剂替代贵金属。本论文以ZIF作为模板合成Co、Fe基催化剂,并对其OER/ORR的催化活性、耐久性和实际应用性等进行评价。本论文主要研究内容如下:在水相体系下合成立方体ZIF-67,通过离子交换法引入Fe²⁺形成Co Fe-ZIF前驱体,碳化后得到Co Fe/NC催化剂。Co Fe/NC-0.2-900的ORR性能最佳(E_onset=0.94V,J_L=6.4 m A cm^-2),经过10 000次循环后性能几乎没有衰减。组装锌空气电池,具有较低的充放电电位差、高功率密度及优异的循环稳定性。利用六边形Zn O作为自牺牲模板与2-甲基咪唑配位形成Zn O@ZIF-8核壳结构,经过高温碳化处理形成中空碳材料。由于其表面具有丰富的氮元素,可以作为吸附Fe离子的有效主体,热解形成Fe-N-HC催化剂。其中,Fe-N-HC-2的ORR性能最佳(E_onset=0.98 V,E_1/2=0.85 V,J_L=5.6 m A cm^-2)。组装锌-空气电池,其功率密度达到167.0 m W cm^-2,经过190 h长循环测试后性能没有衰减。采用水热法合成Co-LDH纳米片,加入2-甲基咪唑作为配体后,在Co-LDH原位生长ZIF-67纳米颗粒,低温氧化后得到Co₃O₄/NF纳米片。在电流密度为10m A cm^-2时,Co₃O₄/NF-5催化剂的OER电位为1.52 V。在电解水装置中,仅需要1.60 V的电压就可以实现10 m A cm^-2输出电流密度。