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燃料电池作为一种新型电源，可以将储存在燃料中的化学能直接转化成电能，因其不受卡诺循环的限制，能量转化效率高达60%－80%，被认为是21世纪的能源之星。Pt基催化剂作为燃料电池的重要材料之一，其成本占到电池总成本的1/3，不仅Pt的价格昂贵，而且资源稀缺，如何进一步提高其催化活性、利用率和稳定性成为该研究领域的关键。研究表明，Pt基催化剂的性能与其形貌和组分密切相关：形貌决定了催化剂表面原子的配位和排列状态；合金化可以调节催化剂的电子结构，它们都能有效的提高催化剂的活性和利用率，增加稳定性。为了研究催化剂形貌对性能的影响，本论文首次利用Pluronic F127的弱还原性，通过简洁的回流反应合成了三维（3D）树枝状纳米-亚微米Pt基催化剂。结合透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对结构的表征和电化学测试对性能的研究，我们发现，具有多角、多边、多晶面的3D树枝状纳米-亚微米Pt基催化剂的电化学活性面积（ECSA）是商业化铂黑的1.56倍，有效地提高了Pt的利用率；由于合成过程中晶体成核与晶体各向异性生长共存，导致3D树枝状纳米-亚微米Pt基催化剂拥有大量的台阶原子、悬挂原子和位错，这些低配位数的高活性位点显著提高了氧还原反应（ORR）的活性，其JK（ECSA）约为商业化Pt/C的2.03倍；树枝状纳米-亚微米Pt基催化剂的三维空间结构也有利于催化反应中电子的各向异性传输，测得其JK（M）为商业化铂黑的1.82倍；另外，3D树枝状结构还有效地阻止了粒子间的团聚，提高了稳定性。为了研究催化剂组分对性能的影响，本论文利用十八胺（ODA）作为还原剂和保护剂，在160℃水热条件下合成了蒲公英状纳米Pt-Cu催化剂。Pt-Cu催化剂在电化学活化过程中，随着Cu原子的不断溶蚀，催化剂表面形成了大量的Pt空位，并且出现了许多台阶原子和悬挂原子；Pt-Cu催化剂表层以下的Pt原子也有机会充当表层原子，增加催化剂表面Pt原子的含量，这两个并发效应都有利于催化剂对H的吸附，从而提高了催化性能：CuPt催化剂经过200圈CV活化后，其ECSA是商业化铂黑的2.36倍，有效地提高了Pt的利用率；质量归一化0.95V时的ORR电流，其JK（M）是商业化铂黑的2.73倍，显著地提高了ORR活性。Pt-Cu催化剂在稳定性测试实验中，在能量最低原理的促使下，催化剂表面的Pt原子会不断地重排，直至体系达到最低的过剩自由能状态。经过1500圈CV稳定性测试实验后，蒲公英状纳米CuPt催化剂的ECSA损失率要远小于商业化铂黑的损失率，展现出高效的稳定性。