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质子交换膜燃料电池具有能量转换效率高、低温启动快速和无污染排放等优点,被誉为是21世纪最为重要的清洁能源技术之一。然而目前使用的电催化剂存在铂用量高和稳定性/耐久性不足等问题,严重阻碍了质子交换膜燃料电池的发展和大规模商业化应用。因此亟需研制新型的高效、长寿命低铂电催化剂。铂基金属间化合物是近年来出现的一类新型低铂催化剂,它具有长程有序的晶体结构,与无序的合金相比,有序的金属间化合物具有更强的电子效应、几何效应以及更高的混合焓,因此具有更高的本征活性以及化学和结构的稳定性。然而,金属间化合物有序化过程经历的热处理会使粒径变大,导致活性大幅降低。因此控制粒径是制备金属间化合物催化剂亟待解决的最关键问题之一。另一方面,探索在二元金属间化合物的基础上引入第三组分来提升和改善金属间化合物催化剂的性能,具有理论和实际两方面的重要意义。除了理论上可以进一步加深人们对于金属间化合物的认知和理解外,还可以促进金属间化合物催化剂在燃料电池领域的实际应用;基于此,本论文在可控制备小粒径金属间化合物和多组分新型金属间化合物催化剂的研究方面开展了研究工作。主要研究内容及取得的成绩如下:（1）首次提出利用MOF衍生的介孔碳同时作为限域模板和载体,结合冷冻干燥技术可控合成金属间化合物的策略。采用ZIF-8有机金属框架化合物为前驱体,通过控制热裂解制备了具有介孔结构的多孔碳材料,然后采用含有Pt和Co前驱体的溶液浸渍ZIF-8衍生的碳材料,再经过冷冻干燥和还原性气氛下热处理,我们制得了以多孔炭为载体的Pt Co二组分金属间化合物催化剂。XRD和TEM分析表明,利用该策略开发的催化剂的活性组分的粒径可达3 nm,远小于以炭黑为载体的金属间化合物（6 nm）和已报道的其他方法制备的金属间化合物的粒径（大于5 nm）。此外,改变MOF衍生碳的种类和金属间化合物的组成元素,合成的有序粒子仍精准控制在3 nm,证明了该合成策略针对粒径控制具有普适性和有效性,为小粒径金属间化合物催化剂的合成提供了重要的解决思路和范例。（2）XRD和HAADF-STEM表征结果表明,采用（1）所述方法制得的小尺寸Pt Co二组分金属间化合物催化剂,其纳米粒子具有典型的Pt3Co金属间化合物的有序结构。该催化剂具有良好的活性和稳定/耐久性,其ORR活性可达0.83 A mg-1 Pt,为商业Pt/C催化剂的5.2倍,碳黑负载的Pt3Co金属间化合物催化剂的4.6倍。5000个ORR循环后,其活性衰减仅为13.3%,而Pt/C催化剂的衰减则高达40.6%。进一步,我们研究了该催化剂在H2/空气PEM单电池上的性能,发现该催化剂制备的膜电极的性能比使用商业Pt/C的膜电极性能高40%左右(0.6 V的电流密度为1300 m A cm-2),20000圈AST循环后MEA性能衰减幅度仅为Pt/C的36%,说明有序Pt3Co/DMC-F催化剂具有远超商业Pt/C的优异耐久性。AST测试前后Pt3Co/DMC-F催化剂的和商业Pt/C催化剂的HRTEM表征发现:Pt3Co/DMC-F催化剂在AST测试前后只有很小的变化,而Pt/C催化剂则出现了明显的粒子团聚和长大。可见多孔碳载体可以有效抑制活性组分粒子在电化学反应过程中的迁移、团聚和脱落。（3）通过在Pt3Co体系的基础上引入少量Ti取代部分Co,我们首次制备了一种以3nm Pt3Co0.6Ti0.4金属间化合物为核、2-3层Pt原子为壳的核-壳结构Pt-Co-Ti有序合金。研究结果表明:Ti对Co的部分替换,可以显著提升催化剂的活性及耐久性,通过对组成的优化的研究,我们发现40%的Co被Ti替换的Pt3Co0.6Ti0.4/DMC催化剂具有最佳的性能。其Pt质量活性可达商品Pt/C催化剂的7.8倍,为没有Ti替换催化剂的1.8倍。更为重要的是:Pt3Co0.6Ti0.4/DMC催化剂在H2/空气PEM单电池测试中表现出了优异的性能,用其作为阴极制备的膜电极,0.6 V时的电流密度可达1350 m A cm-2,为商业Pt/C制备的膜电极性能的1.5倍;采用Pt3Co0.6Ti0.4/DMC为阴极催化剂制备的膜电极经过30000次加速循环老化后,其电化学活性比表面积（ECSA）的衰减幅度仅为商业Pt/C的28%。通过进一步表征结合DFT计算发现,少量Ti的引入能更精细调控催化剂的表面电子结构和d带中心位置,修正表面铂原子与含氧中间体的结合能至最优值。（4）在上述研究的基础上,我们进一步研究了在Pt3Co催化剂中引入少量Y取代部分Co制备的Pt-Co-Y三组分催化剂,研究发现Y的部分替换可以有效提升催化剂的性能,其中20%的Co被Y替换的Pt3Co0.8Y0.2/DMC催化剂表现出最优性能,其铂的质量活性(ORR活性,0.9V下1.98 A mg-1 Pt)可达商业Pt/C催化剂的10.4倍,为没有Y替换催化剂的2.4倍。经过20000个ORR循环后,其质量活性衰减仅为商业Pt/C的一半。通过XPS分析发现,Y的添加可使Pt 4f的结合能相对Pt3Co降低0.2 e V,改善了Pt的电子结构,从而提高了催化性能。