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可充电锂空气电池有超高的理论能量密度（11400Wh·kg-1，不包含空气中氧气的质量）和理论比容量（3828mAh·g-1，相对于金属锂负极），接近于液体汽油能量密度，是理想的高比能量储存体系，备受人们关注。目前，锂空气电池实际能量密度远低于理论能量密度，循环性能较差，对于锂空气电池的研究还处于实验阶段。锂空气电池正极材料在复杂的气-液-固三相反应中起着至关重要的作用，因此开发高效的空气电极材料显得尤为重要。碳纳米管（CNTs）因其优异的电子传导率以及易改性等优势，被广泛应用于众多能源储存体系，在锂空气电池领域中，对CNTs进行N原子掺杂改性可以提高氧气吸附性，其中氮掺杂碳纳米管阵列（N-CNTA）具独特的孔道结构及优良的氧还原（ORR）催化活性，可为锂空气电池提供充足的反应空间和氧气转化率。然而，当前N-CNTA与催化剂材料复合能力较弱，对锂空气电池的氧析出（OER）催化活性较低，限制了其循环寿命。
本文采用化学气相沉积法在导电碳纸一侧生长N-CNTA，对其进一步氧化处理，再通过回流法和溶剂热法以化学键杂化不同比例的纳米Co3O4和MoS2，并考察二者在锂空气电池中电化学性能。本论文的主要内容：
（1）通过高温热处理的方法对N-CNTA氧化使其功能化，利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等对材料的形貌与结构进行表征，并结合三电极体系和电池电化学性能测试。结果表明：经过420℃氧化处理的N-CNTA表面形成缺陷，引入含氧官能团使其具有优异的ORR催化活性，在限制容量为500mAh·g-1的条件下可循环25圈。但OER催化活性较低，表现为充电电压过高，循环稳定性较差。
（2）在氧化N-CNTA基础上通过回流法制备不同碳钴比的纳米Co3O4/N-CNTA，结合物理表征以及电池电化学性能测试。研究发现：当C:Co=20:1时，锂空气电池表现出较好的充放电平台（放电电压2.75V，充电电压3.28V）以及循环性能，在限制容量为500mAh·g-1的前提下可保持40圈不衰减，有效降低了其反应过电位，提升锂空气电池循环性能，但充电平台变化较大。
（3）采用一步溶剂热法后续焙烧法制备不同碳钼比的纳米MoS2/N-CNTA，并对其进行物理表征和电池电化学性能测试。研究发现：在N-CNTA表面以化学键形式杂化层状纳米MoS2，提高空气电极材料稳定性的同时还优化了ORR/OER催化活性，促进放电产物Li2O2的分解，减少其在正极表面积累。并且当C:Mo=30:1时，ORR/OER催化活性最高，主要表现在较高的放电电压（2.82V）和较低的充电电压（3.52V），在限制容量500mAh·g-1的前提下可保持30圈不衰减，大幅度降低电池内部欧姆电阻和电荷转移电阻，保证传质传荷效率，提高循环稳定性。
本文采用化学气相沉积法在导电碳纸一侧生长N-CNTA，对其进一步氧化处理，再通过回流法和溶剂热法以化学键杂化不同比例的纳米Co3O4和MoS2，并考察二者在锂空气电池中电化学性能。本论文的主要内容：
（1）通过高温热处理的方法对N-CNTA氧化使其功能化，利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等对材料的形貌与结构进行表征，并结合三电极体系和电池电化学性能测试。结果表明：经过420℃氧化处理的N-CNTA表面形成缺陷，引入含氧官能团使其具有优异的ORR催化活性，在限制容量为500mAh·g-1的条件下可循环25圈。但OER催化活性较低，表现为充电电压过高，循环稳定性较差。
（2）在氧化N-CNTA基础上通过回流法制备不同碳钴比的纳米Co3O4/N-CNTA，结合物理表征以及电池电化学性能测试。研究发现：当C:Co=20:1时，锂空气电池表现出较好的充放电平台（放电电压2.75V，充电电压3.28V）以及循环性能，在限制容量为500mAh·g-1的前提下可保持40圈不衰减，有效降低了其反应过电位，提升锂空气电池循环性能，但充电平台变化较大。
（3）采用一步溶剂热法后续焙烧法制备不同碳钼比的纳米MoS2/N-CNTA，并对其进行物理表征和电池电化学性能测试。研究发现：在N-CNTA表面以化学键形式杂化层状纳米MoS2，提高空气电极材料稳定性的同时还优化了ORR/OER催化活性，促进放电产物Li2O2的分解，减少其在正极表面积累。并且当C:Mo=30:1时，ORR/OER催化活性最高，主要表现在较高的放电电压（2.82V）和较低的充电电压（3.52V），在限制容量500mAh·g-1的前提下可保持30圈不衰减，大幅度降低电池内部欧姆电阻和电荷转移电阻，保证传质传荷效率，提高循环稳定性。