随着化石燃料的枯竭,人们对日益严重的环境问题愈加关注。在众多新型能能源存储与转化系统中,锌-空气电池（ZABs）具有能量密度高和绿色环保等优点,受到了广泛关注。其工作核心基于氧还原反应（ORR）,这一反应具有动力学迟缓问题。为了提高电池的性能,需要加入催化剂来提高ORR反应速率。尽管铂基电催化剂具有出色的ORR催化活性,但由于其成本过高,而稳定性较差,极大的增加了电池的成本,阻碍了ZABs的商业化进程。因此,为了解决这一关键问题,迫切需要开发廉价、高效的非贵金属基ORR催化剂用于替代铂基催化剂。非贵金属基ORR催化剂种类繁多,其中,包覆过渡金属磷化物的氮磷共掺杂碳材料具有充足的发展潜力。这是由于氮磷共掺杂的碳骨架具有很多的表面缺陷,可以成为良好的ORR催化活性位点,内部包覆的过渡金属磷化物本身具有良好的导电性,有利于反应过程中的电子转移,进一步提高ORR反应动力学。而且,过渡金属磷化物与氮磷共掺杂碳骨架之间具有很强的相互作用,有利于电催化反应过程中保持催化剂的结构稳定。本论文基于以上论述,进行如下的具体研究内容:1、通过静电相互作用,使三聚氰胺、植酸和氧化石墨烯自组装形成前驱体化合物,利用其中的含磷官能团与金属离子的强相互作用,将Fe3+直接引入前驱体中。前驱体经高温热解处理后,原位生成包覆磷化铁纳米颗粒的氮磷共掺杂碳纳米片材料（2D-FeP@FeNC-900）。磷化铁纳米颗粒和氮磷共掺杂的碳纳米片框架之间存在协同效应,提高了ORR本征活性。以2D-FeP@FeNC-900为催化剂的液态可充电ZABs具有260 mW cm-2的超高峰值功率密度。2、以氧化石墨烯为基底,通过过硫酸铵（APS）引发2,6-二氨基吡啶和植酸的聚合反应,在氧化石墨烯上原位生成聚合物前驱体,利用其中的含磷官能团与金属离子的强相互作用,将Fe3+直接引入前驱体中。前驱体经高温热解、酸洗处理后,生成含有铁单原子（Fe-NX）包覆的磷化铁纳米颗粒的氮磷共掺杂碳材料。含有Fe-Nx的氮磷共掺杂碳骨架与磷化铁纳米颗粒具有更优的协同效应,应这种材料具有更高的ORR催化活性。