石墨相氮化碳（g-C₃N₄）聚合物具有类石墨状的sp²键合C-N结构,由于其独有的热稳定性、适宜的电子结构和价格低廉的制取方法,在光催化制氢、各种有机体系中的无金属多相催化反应和燃料电池等领域具有广阔的应用前景。尤其是g-C₃N₄具有丰富的“melon”分子结构故而被称为“氮罐”,是修饰分子电子结构的理想场所。本文以两种不同形貌的g-C₃N₄为氮源,以Co盐为金属源,以石墨烯为单一载体,通过采用直接缩聚法制备了在碱性体系中具有高双功能电催化活性和稳定性的非贵金属基催化剂,根据g-C₃N₄形貌不同分别将催化剂标记为Co（X%）-C₃N₄/nG和Co（X%）-ACN/G-n。通过XRD、SEM、TEM等表征方法对两种催化剂展开了结构物相分析和形貌表征;采用RDE技术对样品的ORR/OER催化性能进行了研究,并通过改变催化剂形貌、金属掺杂量以及碳载体复合比例对其双功能催化活性进行优化;随后将样品作为空气电极阴极催化剂应用于可充式锌-空气电池中并考察其充放电性能和循环性能。结果表明,当Co掺杂量占所制备的Co掺杂g-C₃N₄/石墨烯复合材料的10 wt%,且G:Co-C₃N₄质量比为3:1时,即Co（10%）-C₃N₄/3G复合粉体的电催化活性最高。以双氰胺为前驱体,自制的SiO₂纳米球为硬模板,采用牺牲模板法制备出了Co掺杂蜂窝状g-C₃N₄/石墨烯复合材料。通过形貌调控、化学成分调控来实现材料的结构优化和性能优化。结果为当Co掺杂量占所制备的Co掺杂蜂窝状g-C₃N₄复合材料的20 wt%,且ACN:G质量比为2:1时,即Co（20%）-ACN/G-2复合粉体具有较高的表面积和丰富的孔道结构。此外,一定数量的Co、Co O纳米颗粒原位嵌入其中,且Co-N、吡啶-N形成了更多的缺陷,这使得Co（20%）-ACN/G-2具有更大的电化学活性面积,氧还原与氧析出活性同时达到最佳。