化石燃料的过度使用造成了严重的能源和环境污染问题。为了减缓这些问题的影响,迫切需要研发清洁、可再生的能源技术。氧还原反应和析氧反应(ORR/OER)可以用在能量转换装置中,受到的关注逐年增长。目前碳担载的金属氧电催化剂中存在稳定性差,成本高等缺点。本论文提出了三种负载双金属合金的碳材料,通过构建稳定的结构,对催化剂的活性位点进行有效的保护以提高ORR/OER的电催化性能。在本文中,基于双金属合金负载的碳质材料制备了三种双功能电催化剂(Cu-CuFe_Z-IETD-FMK2O_4/UCLs、NiFe-NCNTs 和 CoFe-Co_3C-NCNTs-20),并对催化剂的过程进行了分析。采用大量的物理表征方法和电化学测试来评价材料组成、元素价态、孔径、形貌、电化学性能、和催化剂稳定性。基于这些信息,对催化剂的催化机理做出了合理的推断。将氧化亚铜颗粒和和乙酰丙酮铁掺杂到超薄氮掺杂纳米片(UCL)中,在900℃碳化温度下制备了 Cu-CuFe_2O_4-UCL异质结构双功能催化剂。得到的Cu-CuFe_2O_4-UCL保留了超薄纳米片的主体形貌,同时表面上附着一些小颗粒。并显示出较好的双功能(ORR/OER)催化活性,Cu-CuFe_2O_4-UCL在碱性电解液中的ORR半波电势为0.91 V,10mA·cm~(-2)时OER过电势仅为1.56 V,并且法拉第效率高达91.5%。这可以归因于Cu和CuFe_2O_4异质结构的协同作用与Cu-CuFe_2O_4和UCL之间的强耦合作用。此外,通过气相沉积制备了 Ni-NCNTs,并以其为前体,在碳纳米管管壁上原为生长镍铁普鲁士蓝类似物,通过在700℃下二次碳化,得到了一种在管壁上有镍铁合金颗粒的中空囊状碳纳米管NiFe-NCNTs。得到的NiFe-NCNTs基本保留了碳纳米管的主体形貌,并包覆合金粒子。其具有出色的ORR活性,E_(1/2)为0.91 V,E_(onset)为0.91 V,在OER过程中,显示出较低的过电位E_(j=10)=1.51 V及较高的法拉第效率为97.5%。由于其独特的囊状碳纳米管、丰富的活性位点、以及NiFe与NCNTs的协同作用使NiFe-NCNTs复合材料展现出高的双功能活性。最后,在通过对钴铁双金属普鲁士蓝类似物进行还原,将其和DCDA共同煅烧,制备了包裹着的球形CoFe-Co_3C异质结空心竹状碳纳米管(CoFe-Co_3C@NCNTs-20)。该催化剂具有卓越的ORSoil microbiologyR性能,是目前发表的优秀的合金基氧电催化剂。对于ORR,CoFe-CMK-2206作用o_3C@NCNTs-20)具有更正的峰值电势(0.934Vvs.RE)。对于 OER,在 10mA·cm~(-2) 时,CoFe-Co_3C@NCNTs-20 的过电势较低(320 mV),法拉第效率较高为94.2%。合理推断是双金属合金和碳化物的异质结构对该催化剂的氧还原性能产生了巨大提升。同时,NCNTs可以为封装的CoFe-Co_3C活性点提供高效的传质途径,从而提高ORR/OER的活性。此外,进行了原位XRD测试,证实了其优异的OER活性位点来源为β-CoOOH。本文通过使用单金属合金、双金属合金、双金属合金和碳化物的异质结作为横向对比,证明了合金基氧电催化剂的复合材料表现出优秀的ORR/OER双功能催化活性,这表明这种催化剂在电催化领域有很大的应用前景。