随着传统化石能源储量的持续减少和全球环境问题的日益凸显,大力发展太阳能和风能等可再生能源至关重要。开发高能量密度且可大规模应用的能源存储器件是有效利用可再生能源最重要的途径之一。锂氧电池（Lithium-oxygen batteries,LOBs）因其超高的理论能量密度(～3500 Wh kg-1),被认为是下一代极具发展潜力的电化学储能器件之一。然而,LOBs的性能主要受到充放电过程中缓慢的氧还原反应（Oxygen reduction reaction,ORR）和氧析出反应（Oxygen evolution reaction,OER）动力学的限制,导致过电势高、容量低和循环性能差等问题,严重阻碍了其商业化进程。开发高效的正极催化剂是解决上述问题的关键。多孔石墨烯（Holey graphene,h G）作为一种新兴的碳基材料,在石墨烯纳米片基面上具有独特的多孔结构,不仅能够提供丰富的活性位点,而且可以加快物质的传输和电解质的渗透。因此,h G作为LOBs的正极引起了广泛的关注。本文利用优化制备方法获取h G,通过调控h G的孔径结构和杂原子掺杂改性,进而改善h G作为LOBs正极的电化学性能。主要研究内容归纳如下:（1）使用乙酸镍作为刻蚀剂,利用其与氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）在高温下反应,从而获取h G。通过改变乙酸镍的添加量,实现对h G孔径尺寸的调控。对比研究了还原石墨烯（Reduced graphene,r G）与h G作为LOBs正极的电化学性能。研究结果表明,以h G为正极的LOBs的性能明显优于r G。例如,在100 m A g-1的电流密度下,r G正极仅具有6172 m Ah g-1的全放电比容量,而h G-1、h G-2和h G-3正极的全放电比容量分别为12534、13817和9641 m Ah g-1,分别是r G正极的2.0、2.2和1.6倍。在1000m A g-1的电流密度下,h G-1、h G-2和h G-3正极分别持续循环了46、58和35圈,高于r G的26圈。为了进一步提升h G的催化活性,对具有优化孔径结构的h G-2进行磷（P）掺杂处理。掺杂后的P-h G-2的全放电比容量增加到了16546 m Ah g-1,并且循环稳定性也进一步延长至91圈。（2）开发了一种简单有效的h G制备方法。通过简化Hummers法的制备流程,得到了含锰的GO（Mn-GO）,利用Mn-GO直接在高温下煅烧,得到h G。进一步地,利用硼酸作为掺杂剂,通过控制煅烧温度,探究了h G中硼（B）掺杂含量的变化。结果表明,在700 ℃下,获得了6.7 at%的最高B掺杂含量。h G因具有良好的离子传导结构可以作为无机纳米填料应用于固态电解质中,而B-h G-700由于具有均匀的多孔结构以及高催化活性,可以应用于LOBs正极中。