质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells，PEMFCs）是目前最有希望减少碳排放和石油使用量的新能源技术之一。尽管许多研究人员制备了非铂催化剂在低温（<200℃）条件下显示出较强的氧还原活性，但是Pt/C仍然是目前燃料电池阴极催化剂的最佳选择。然而，两个关键的问题限制了Pt/C催化剂的使用：一是Pt资源较少、成本较高；二是碳载体的严重腐蚀导致催化流失、团聚及活性降低。因此实现质子交换膜燃料电池商业化最迫切需要解决的问题是开发高活性、高稳定性的催化剂。为解决商业化Pt/C催化剂存在的这两个关键问题，本论文提出加入一种金属以减小催化剂中的Pt含量，提高Pt的利用率；由降低载体的腐蚀出发，在碳纳米管上引入巯基，由此形成的巯基化碳纳米管对Pd产生了锚定效应，增加了活性位，促进了Pd晶种的均匀分布。实验方面，依据CNT上自由移动的电子潜在的还原能力将Pt（Ⅳ）还原到锚定于巯基化碳纳米管表面的Pd上的方法制备了一种新型的Pd-Pt/SH-CNT双金属纳米催化剂。实验证明该催化剂活性较商业化Pt/C具有明显提高。通过理论计算分析Pd-Pt形成近表面合金催化剂时，催化剂表面Pt与Pd原子比为3:1时，氧还原活性很高，HOO在表面Pt与Pd原子比为1:3时，容易发生O-O键的断裂，使得HOOH产率降低。Pd-Pt/SH-CNT双金属纳米催化剂中金属纳米粒子的颗粒大小约为4.6nm，具有Pd为核Pt为壳的核壳结构特征。Pd在催化剂合成的作用主要是提供Pt自还原的位点降低Pt的用量，同时在Pt的自还原过程中发挥了催化作用使反应速度提高了一倍。不同比例的Pd/Pt有不同的电化学活性表面积分别为商业化Pt/C催化剂的1.5-4倍（相对于Pt质量），质量比活性提高7-9倍。根据改变Pd/Pt比例可以发现本论文中催化性能最好的催化剂是Pd₂-Pt₁/SH-CNT，其电化学活性表面积是80.2m²·g^-1Pt，比活性为1.98A·mg^-1Pt。