在当今全球科技和经济的高速发展以及人口快速增长过程中,能源扮演着举足轻重的角色。由于传统化石燃料的储量有限及其快速消耗,发展清洁、高效和可持续的新型能源技术已经迫在眉睫。其中,锌空气电池（ZABs）因具有理论能量密度高、使用安全、环境友好等优点,被认为是一种非常有市场发展潜力的新型能源储存和转化设备/技术。然而,ZABs的商业化仍存在一些问题,而解决这些问题的关键在于研发高效、稳定的正极催化剂和发展先进的电化学技术。因此,开发用于ZABs正极发生电催化氧还原（ORR）和氧析出（OER）的高效、耐用、低成本催化剂,对其大规模商业化应用至关重要。本论文中,我们以金属有机骨架（MOF）为牺牲模板,通过较为绿色、简易和高效的策略,制备了一系列具有成本效益、高活性和强稳定性的碳基纳米Pd复合材料催化剂。利用多种表征手段分析了材料的结构、元素组成、Pd的含量、界面电子相互作用等和电催化活性之间的关系。并通过ZABs电池测试研究了催化剂在实际应用中的性能和稳定性。主要工作内容如下:（1）首先,以Mo-MOF作为牺牲模板经过简单碳化过程得到纳米管状的β-Mo₂C,然后通过湿化学法在β-Mo₂C上原位合成了Pd纳米粒子（Pd NPs）,并将该碳基纳米Pd复合材料催化剂Mo₂C-Pd_y（y表示Pd的初始加入质量百分比）用于催化ORR和析氢反应（HER）。通过电化学测试,我们发现随着Pd含量的增加,催化剂的ORR和HER活性均呈现先升高后降低的趋势,其中Mo₂C-Pd-9%表现最佳。在ORR和HER测试中,Mo₂C-Pd-9%还表现出了优于商业Pd/C催化剂的电催化性能和长期稳定性。（2）其次,用双金属MOF（FeNi-MOF）作为前驱体,通过碳化和表面改性成功地制备了一系列棒状介孔结构FeNi₃C_x-Pd_y（x表示不确定的碳含量）碳基复合材料。其中,FeNi₃C_x-Pd-7%作为双功能氧电催化剂的性能最好。OER测试中,50 mA cm^-2电流密度下的过电位仅有288 mV,远远优于目前OER基准催化剂RuO₂,同时其电催化ORR性能也接近Pt/C催化剂。此外,FeNi₃C_x-Pd-7%在OER和ORR的稳定性测试中均表现出了良好的耐久性。（3）最后,我们将上述两部分工作中制备的Mo₂C-Pd_y和FeNi₃C_x-Pd-7%作为空气阴极催化剂自组装了ZABs。通过在实际电池运行情况下的性能和稳定性测试可知:（i）Mo₂C-Pd-9%基ZAB在Mo₂C-Pd_y系列中表现出了最佳的电池性能,其恒流放电电压、比容量及相应的能量密度均超过了Pt/C基ZAB的性能。（ii）用FeNi₃C_x-Pd-7%制成的可再充ZAB（RZAB）,其功率密度、能量密度及比容量分别为234 mW cm^-2、967 Wh kg^-1和772 mAh g^-1,均优于Pt/C+RuO₂基RZAB。此外,其还表现出了高效的长循环寿命（900次充-放电循环）,且在10 mA cm^-2下的总过电位仅为0.72 V,具有巨大的商业应用潜力。