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锂空气电池因具有(11140 Wh kg-1,不包括氧气)较高的理论能量密度而备受关注。目前,对锂空气电池的研究还停留在实验室阶段,其主要原因是因为锂空气电池的实际比能量密度远远低于理论值、循环性能不够理想。影响锂空气电池性能的因素有很多,其中阴极材料作为反应的场所及催化剂的载体,承担了电池大部分的过电位,对电池的性能的限制至关重要。当前,对锂空气电池阴极材料的研究主要集中于碳材料,其中掺氮碳纳米管(N-CNTs)具有平行孔结构、对氧化还原催化活性和稳定性高等优势,可有效解决锂空气电池存在的能量密度低、循环性能不足等问题。然而,目前成功制备序列性较好的氮掺杂碳纳米管阵列(N-CNTAs),基底为石英片或金属板,限制了其在空气电极中的应用。所以本课题将导电碳纸的一侧预处理后作为基底,利用化学气相沉积法制备出N-CNTAs,采用SEM、TEM、XRD、FT-IR等方法表征其形貌结构,CV、EIS、恒流充放电等方法表征电池的性能,并考察了不同碳氮摩尔比和不同氮源的N-CNTAs作阴极材料时对锂空气电池性能的影响,得到如下结果:1.不同氮含量的N-CNTAs/carbon paper的制备及表征结果采用化学气相沉积法,以乙二胺为氮源,二甲苯为碳源,二茂铁为催化剂,在预处理过的碳纸一侧制备出高度定向且石墨化程度较高的N-CNTAs,管壁平滑,管径均匀,其中,碳氮原子摩尔比为20:1的时候,材料的晶型最好,吡啶氮的比例最高,催化活性最高,相应的锂空气电池性能最好。2.不同氮源的N-CNTAs/carbon paper的制备及表征结果采用不同氮源(a-氮氮二甲基甲酰胺、b-二乙胺、c-三乙胺、d-乙二胺、e-吡啶、f-乙腈),同一碳氮原子摩尔比(20:1)制备出N-CNTAs。通过考察N-CNTAs的晶型以及电池的性能得到以下结果:(1)XRD结果表明,六种不同氮源制备的N-CNTAs/carbon paper石墨化程度均比较高,石墨化程度大小顺序为:a>f>b>d>e>c。(2)FT-IR结果表明,氮源不同材料中吡啶氮的比例不同,吡啶氮的比例在六种不同空气阴极中的大小顺序是:d>c>e>f>a>b。(3)充放电测试及阻抗、循环伏安测试结果表明,三乙胺作氮源时材料的催化活性最好,其次是乙二胺和吡啶,DMF、二乙胺和乙腈的效果较差,以上结论与红外结果基本一致。综合说明材料的催化活性与晶型关系不大,主要和吡啶氮的比例有关,吡啶氮的比例越大其催化活性越高。