直接甲醇燃料电池(DMFC)具有高的能量密度和液体燃料易存储和运输等优点，被认为最有可能作为便携式移动电源。然而，广泛使用的Pt基电催化剂还存在价格高、易毒化、活性和耐久性还达不到实用化要求等问题，是制约DMFC发展的主要因素之一。因而，开发低Pt用量、高催化活性和耐久性的电催化剂对推动DMFC产业化进程具有重大意义。由于原子长程周期排列和活性组分的均匀分散，高合金化Pt基催化剂在降低Pt用量的同时展现出良好的电催化活性和耐久性。因而，本论文以高合金化Pt基催化剂为研究对象，从催化剂的制备方法出发，探讨DMFC阳极无负载PtRu纳米颗粒（PtRu黑）催化剂的合金化程度、粒径大小对甲醇氧化电催化活性和耐久性的影响以及阴极有序Pt基合金组成、结构对氧还原电催化活性、耐久性、选择性和抗甲醇性能的影响。　　在实际应用中，以高载量甚至无负载的电催化剂制备催化层使得催化层厚度降低达到提高电池传质和降低内阻的目的。利用MgO作为牺牲模板，羰基铂和氯化钌作为前驱体制备了PtRu(1∶1)黑催化剂作为DMFC阳极催化剂。MgO的主要作用是防止纳米PtRu颗粒在热处理过程中的聚集，从而形成具有高合金化、小粒径及无序的面心立方结构的PtRu黑催化剂。所制备的PtRu黑催化剂对甲醇氧化的电催化活性达到商业化催化剂的2倍左右，并且具有更好的耐久性，表明提高PtRu催化剂的合金化程度可以提高对甲醇氧化活性和耐久性。采用自制高合金化PtRu黑催化剂作为膜电极阳极，组装成DMFC单电池进行测试，其峰值功率密度最大达到了47.2mWcm-2，远高于阳极为商业化PtRu催化剂的电池。　　通过羰基簇合物途径制备了碳载有序Pt3Cr合金催化剂作为阴极ORR催化剂。XRD和TEM结果表明，所制备的碳载有序Pt3Cr合金催化剂呈现有序金属间化合物相，具有相对均一的粒径分布且颗粒大小在7.2nm左右。线性扫描EDX表明实际的Pt/Cr原子比在3∶1左右。XPS结果表明，随着Pt3Cr无序向有序相合金的转变，结合能下降而金属态Pt含量增加说明合金化程度升高。碳载有序Pt3Cr合金催化剂呈现比商业化Pt/C更好的ORR质量比活性和面积比活性，但比无序Pt3Cr合金催化剂ORR质量比活性略低，同时是一种ORR选择性和抗甲醇的催化剂。经过5000圈的加速耐久性测试(ADT)，在0.85V时，相比无序合金ORR质量比活性下降50％左右，有序Pt3Cr合金催化剂ORR活性只有微弱的衰减。这种良好的耐久性可归因于有序Pt3Cr合金比无序Pt3Cr合金具有更好的结构和组成稳定性。　　为进一步降低Pt的用量，通过改进的多元醇方法和随后热处理制备碳载纳米有序PtNi合金作为阴极ORR催化剂。碳载有序PtNi合金催化剂相比于PtNi合金催化剂和商业化Pt/C催化剂展现出更好的抗甲醇能力、更高的ORR质量比活性和面积比活性，其中在0.85V处的ORR面积比活性分别是无序PtNi合金和商业化Pt/C催化剂的2.9倍和6.7倍左右。此外，加速耐久性测试表明有序PtNi合金催化剂的ORR活性只有微弱的衰减，且结构和粒径大小保持稳定;而无序PtNi合金催化剂ORR活性衰减50％左右伴随粒径长大。这种活性和耐久性的提高可归因为有序PtNi合金的原子有序排列、高合金化程度及结构稳定性。