近年来，具有高比容量和比能量的锂-空气电池受到了广泛关注和研究。由于氧气是正极活性物，阴极氧气还原反应（ORR）是影响锂-空气电池放电性能的关键因素之一，往空气正极中掺入ORR催化剂，可以促进氧进行反应，改善电池的循环性能和提高电池的比容量。碳材料由于具有可调控的表面积、孔道结构、孔径分布和良好的导电性，在锂-空气电池正极基体方面的研究和应用较多，且具有较好的表面接枝型和掺杂性，有望发展成为一类新型非金属氧还原催化剂。　　在本论文中，首先制备了氮掺杂石墨烯（NGE）和石墨相氮化碳（g-C3N4）两种催化剂，并用作锂-空气电池正极催化剂，研究其对电池放电性能的影响。研究发现，NGE催化的锂-空气电池获得的最高放电比容量为6145 mAh g-1，对电池进行控制容量放电测试，当放电比容量限制为600 mAh g-1时，电池可稳定循环20圈；当放电比容量限制为1000 mAhg-1时，电池可稳定循环10圈。NGE良好的电化学性能可归因于其独特的孔隙结构和其边缘或内部由于碳原子空缺造成的缺陷。g-C3N4催化的电池获得的最高放电比容量为4924 mAh g-1，但在整个放电过程中容量衰减较快，循环性能较差。这主要是因为g-C3N4虽然具有ORR催化活性，但其比表面积小，孔径分布窄，在电池的放电过程中，正极孔道容易被堵塞而导致放电终止。因此，探索一种具有良好孔隙结构和丰富缺陷位点的催化剂材料是提高电池放电性能的有效途径。　　基于前者的启示，对KB进行掺杂改性，制备了氮掺杂KB（NKB）和硼掺杂KB（BKB）两种催化剂。NKB催化的锂-空气电池获得的最大放电比容量为6154 mAh g-1，是原始KB的2倍；放电电压平台为2.8 V，比KB的放电电压平台高出0.2 V。当电池容量控制在600 mAh g-1时，电池可稳定循环19圈，比KB多循环了10圈；当电池容量控制在1000 mAh g-1时，电池可稳定循环11圈。BKB催化的锂-空气电池获得的最大放电比容量为7193 mAh g-1，是原始KB的2.2倍；放电电压平台为2.8 V，比KB的放电电压平台高出0.2 V。当电池容量控制在600 mAh g-1时，电池可稳定循环23圈，比KB多循环了14圈；当电池容量控制在1000 mAh g-1时，电池可稳定循环14圈；当容量限制为2000 mAh g-1，BKB空气电极仍能稳定循环7圈。这是由于氮（硼）原子的引入使材料具有丰富的缺陷结构，增强了ORR催化活性，从而使电池表现出高的放电比容量和放电电压平台。此外，改性后的材料具有更大的比表面积和孔容，可促进氧气的还原反应和放电产物的分解，从而改善电池的循环性能。由此可说明，对碳基材料进行掺杂改性是提高材料电化学性能的有效手段。