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随着全球变暖和石油资源枯竭问题的日益严重,我们面临着环境和能源的巨大挑战。为了满足全球的能源需求,具有清洁绿色能源的金属空气电池被认为是具有潜力的储能装置之一。然而空气电极发生的氧还原（ORR）和氧析出（OER）反应动力学过程特别缓慢,需要电催化剂来提高其效率,这是限制金属-空气电池进一步发展的关键因素。虽然铂、钌等贵金属是ORR/OER的优异催化剂,但其高昂的价格限制了催化剂的应用。而锰氧化物催化剂由于具有成本低,丰富的资源和较高的电催化活性一直备受关注,但其催化性能有待进一步提高。基于此,本文重点在于设计具有独特结构的锰氧化物,通过Ag的修饰以及NiO的负载增加活性位点,提高催化剂的电化学性能,如下是主要研究内容:（1）用简单的水热法合成了具有立方和八面体独特结构的Mn2O3,研究了催化剂的不同晶面与电化学性能之间的关系。电化学研究结果表明,立方结构的Mn2O3具有比八面体结构Mn2O3较好的ORR和OER活性,这是由于立方Mn2O3暴露的（001）面比八面体Mn2O3暴露（111）面的氧空位浓度大,电子传输能力强;同时立方结构显示出比八面体较好的稳定性。（2）由于相对便宜的贵金属Ag可以为氧还原反应提供更多的活性位点,因此为了提高Mn2O3的催化性能,采用浸渍法将Ag修饰在不同结构的Mn2O3表面,以研究不同晶面对Ag纳米颗粒的生长影响及Ag与不同晶面间的相互作用。研究发现不同晶面影响了纳米Ag颗粒的生长,同时Ag修饰立方结构的Mn2O3具有较好的ORR催化性能,与商业性能最优异的Pt/C相接近,这是由于Ag的修饰产生了较高能的界面结构,提供了更多的活性位点,有利于电荷转移。该催化剂具有较好的稳定性和抗甲醇能力。（3）利用水热法合成了具有八面体结构和纳米球颗粒的Mn3O4,研究了Mn3O4不同晶面的电化学性能以及NiO的负载对晶面与电化学性能之间关系的影响。从SEM中观察到NiO吸附在八面体和球形颗粒的表面,从TEM的分析得出Mn3O4八面体暴露的是（011）低能面,而Mn3O4纳米球颗粒暴露的是（103）高能晶面。电化学结果揭示了具有高能晶面的Mn3O4纳米球颗粒的ORR和OER活性都高于具有八面体结构的Mn3O4;与具有八面体和纳米球颗粒的Mn3O4相比,NiO/Mn3O4八面体和NiO/Mn3O4纳米球颗粒表现出优异的ORR和OER性能,这是由于NiO和Mn3O4之间的协同作用增加了催化剂的活性位点,提高了其电化学性能;而动力学结果表明NiO/Mn3O4纳米球颗粒的ORR过程是4e反应历程,而且具有较优异的电催化ORR/OER性能,其ΔE值较小,可作为氧电极的双功能催化剂。这是因为纳米球颗粒的高能晶面结构具有大量的活性位点,有利于电荷的快速转移,增强了电催化剂的催化活性。该研究为设计高效的金属-空气电池双功能催化剂提供了一种新的思路。