随着能源需求日益增加,人们致力于寻找能够满足高能量密度需求的电池体系。金属空气电池,尤其是锌空气电池,凭借其极高的理论能量密度、较高的可靠性、低廉的成本价格和环境友好的特性得到了广泛关注。其中,电池的充放电过程对应的是氧还原（ORR）与氧析出（OER）过程。现阶段贵金属催化剂虽然具有良好的催化活性,但是由于较差的稳定性和高昂的价格限制的大规模的商业化应用。所以寻找高活性、高稳定性、成本低廉、环境友好的的双功能电催化剂显得尤为重要。众多研究表明,一种含有过渡金属、氮、碳（Me-N-C,Me主要为过渡金属）机制的金属氮碳复合材料具有较好的ORR催化潜力,同时过渡金属硫化物由于其良好的导电性和丰富的活性位点而具有出色的OER活性。合成的过渡硫化物碳氮复合材料有望替代贵金属催化剂并应用于可充锌空电池中。在本文中我们合成了两种活性较高、稳定性较好的的过渡金属硫化物碳氮复合催化剂。第一项工作中,我们在氮掺杂的碳纳米管上负载镍钴硫纳米颗粒（NiCo₂S₄/N-CNT）,通过改变合成条件可以控制负载镍钴硫纳米颗粒的大小,并对不同条件下合成的材料的电催化性能进行研究。第二项工作中,我们合成了碳纳米管（CNT）包覆NiCo₂S₄@g-C₃N₄（NiCo₂S₄纳米颗粒生长到石墨状氮化碳）三维多孔催化剂,并且通过抽滤的方式,利用碳纳米管与NiCo₂S₄@g-C₃N₄之间的缠绕作用,最终得到具有一定机械强度自支撑电极。并且对CNT、NiCo₂S₄、g-C₃N₄三者之间的相互作用进行分析和探究。发现CNT和g-C₃N₄以及NiCo₂S₄和g-C₃N₄之间均存在电子的相互作用,造成电子云的偏转,从而对材料的催化活性产生影响。另外,我们将制备的NiCo₂S₄/N-CNT和NiCo₂S₄@g-C₃N₄-CNT应用到可充锌空气电池以及电解水装置中。应用于水系可充锌空电池时表现出较低的过电位（0.84V）、较高的使用效率（60.6%）和较长的充放电循环周期（330圈）。NiCo₂S₄@g-C₃N₄-CNT自支撑电极应用于固态锌空电池时同样表现出较好的电池性能,并且在重复弯折的状态下仍然有稳定的性能,基本满足电池的柔性需求。以NiCo₂S₄@g-C₃N₄-CNT支撑电极作为锌空电池的正极,可以成功点亮LED屏幕、LED电子表以及为手机充电。正是由于NiCo₂S₄颗粒与g-C₃N₄以及CNT之间的耦合作用,使得电子云发生变化,同时暴露出更多的活性位点,自支撑电极的结构也为氧扩散提供了良好的通道,从而促进催化过程中吸脱附行为的进行。