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全球范围内能源短缺和环境污染的日益加剧,急迫要求发展可持续、环境友好的能量转化储存技术。氢能高效清洁,有望取代传统化石燃料。电解水是制氢的一个重要途径,但是阴极产氢效率受到阳极四电子析氧反应（OER）动力学迟缓的制约。因此,需要开发高效电催化剂提升OER动力学速率。钌、铱氧化物基等贵金属是迄今最高效的OER催化剂,但其在商业上的广泛应用受低储量和高成本制约。研究发现,廉价易得的过渡金属材料如合金、硫化物、磷化物、碳化物、金属氧化物、氢氧化物等,具有较好OER活性,其中FeNi合金应用前景较好。FeNi合金中,对FeNi3的研究报道较多。但是目前还没有系统研究FeNi合金催化剂组成、微观结构和催化性能的工作见诸报道。一方面,合金化学组成不同使得催化剂本征活性产生差别;另一方面,催化剂的表观催化活性还和微观结构密切相关,活性位分散密度、暴露程度、催化层内传质效率等都对催化性能有显著影响。基于此,本文开展了以下两方面的工作:第一,开展了具有不同组成、微观结构FeNi合金催化剂的制备及OER性能评价工作。在碳纤维纸上,首先采用水热法生长铁镍基氢氧化物/碳酸盐前驱体,再通过表面吸附多巴胺、高温焙烧转化等步骤,制备出不同活性位组成、不同微观结构的FeNi合金同N掺杂碳（NC）的复合催化剂。通过改变Fe、Ni前驱体比例,得到具有金属镶嵌碳纳米管、纳米花团簇、片层结构等三种不同微观结构的催化剂。同时,活性位的组成可以调控为Fe0.64Ni0.36、FeNi3等两种类型。在OER性能测试中,合金催化剂仅需要277303 mV过电位就可产生20 mA/cm2的电流,仅需331405 mV过电位就可产生100 mA/cm2的电流,同时在20 mA/cm2的电流下连续运行30 h性能无明显衰减。合金催化剂的催化性能均较好,而其中FeNi3@NC（1:3）具有最为优异的OER催化活性及良好的耐久性。该优异性能得益于所制备催化剂的微观结构优势:（1）NC层和合金颗粒的协同相互作用,提供了丰富活性位点;（2）NC层对合金形成包覆,在电化学催化过程中,提高了催化剂耐蚀性和稳定性;（3）开放式三维立体结构,有利于传质及气泡释放,有效抑制了气体剥离效应。第二,将FeNi3@NC（1:3）粉末与过渡金属-氮碳催化剂混合制备两相双功能催化剂并应用于可充电锌氧电池的氧电极。采用水热法生长钴基前驱体粉末,再通过表面吸附多巴胺、高温焙烧转化、酸刻蚀等步骤,制备出具较好ORR活性的钴-氮碳复合催化剂,探索出一种可批量合成过渡金属-氮碳催化剂的新方法。将以同样方法制备的FeNi3@NC（1:3）粉末与Co@NC催化剂以不同质量比进行混合,探究发现当FeNi3@NC（1:3）与Co@NC催化剂加入质量比为2:3时,所得两相催化剂FeNi3@NC 2-3 Co@NC具优良的ORR性能（在0.1 M KOH溶液中,半波电位为0.791 V）及OER性能（在1 M KOH溶液中,催化剂仅需324 mV过电位就可产生10 mA/cm2的电流）,以此催化剂进行了可充电锌氧电池的充放电极化测试和恒电流充放电循环测试,结果显示其充放电过电位总和低于Pt/C-RuO2,具较好充放电性能,同时能量转化效率高于Pt/C-RuO2,为该两相双功能催化剂的商业化应用提供可能。