目前,全世界都面临着能源问题,能源发展影响着我们日常生活方方面面。燃料电池作为绿色能源动力系统,若将其与太阳能光伏水电解技术相结合,能实现太阳能的有效利用,有助于解决能源危机和环境污染等问题。近年来,无论是燃料电池,还是水电解新型催化剂的研究多集中于不同组成的合金材料。采用常规冶金、化学方法制备合金电催化剂,一般需要在较高温度下退火使其合金化,其合成过程复杂且时间长,合金的形貌和组成受制备方法影响大,无法获得形貌和粗糙度一致、且组成比例易于调控的合金材料。对于金属与非金属之间的合金,如金属硅化物,其制备就更为困难了,其制备温度一般在800℃以上。针对以上问题,本论文工作采用磁控溅射法在常温下制备双组份合金催化剂,包括金属之间合金、金属与非金属合金,并开展了相关的电催化研究。主要研究进展如下：1.通过系统的磁控溅射实验(包括优化溅射压力、溅射时间、溅射功率、溅射方式等),成功制备了不同晶格参数的Au-Cu合金。通过多种表征于段分析其组成、晶面取向、表面电子结构以及表面形貌等。与Cu形成合金后,Au的ORR催化活性大幅提升。结合XPS和CV表征以及DFT计算,推测其活性提高的原因可能是源于Au-Cu合金之间的配体效应。利用CO控制电沉积法得到Pt/Au、 Pt/Au3Cu及Pt/AuCu,实现了对表面Pt层的晶格调控。实验表明,Pt的晶格扩张有利于提高其FAOR活性。在此基础上,我们又利用H析出控制电沉积法实现了在磁控溅射的Au表面不同原子层数Pt的沉积,发现随着Pt原子层数增加,晶格变形作用减弱,对应FAOR催化活性变差,但其ORR催化活性提高。2.利用磁控溅射技术成功制备出Pt2Si和Pt3Si金属间化合物,并进行了相关表征分析,证明了其形成了金属间化合物结构。实验发现,Si的加入使得Pt表面对含氧物种吸附能力增强,Pt2Si和Pt3Si乙醇氧化催化活性优于Pt。通过CO剥离曲线及对甲醇氧化活性的考察,初步推断Pt2Si和Pt3Si乙醇氧化活性来源于C-C键断裂效率提高和有利于表面毒化物种的氧化剥离。此外,还考察了Pt2Si和Pt3Si在酸性体系的ORR活性。研究发现Pt2Si催化活性低于Pt,而Pt3Si催化活性与Pt相当,但通过对Pt-Si表面进行“CO”电化学退火处理,形成Pt-Si@Pt结构,其ORR活性明显增加,Pt2Si和Pt3Si在0.9V(vs. RHE)处动力学电流密度分别是磁控溅射Pt的2.5和3.2倍,是商业Pt/C(JM)的6.3和8.2倍。3.利用磁控溅射制备了不同比例的Pd-Si非晶合金,并进行了相关表征分析证明了其非晶态结构。Pd2Si和Pd3Si的CV特征表明其表面对含氧物种吸附能力增强。CO剥离实验表明Pd2Si和Pd3Si非晶合金更有利于表面CO的氧化剥离。考察了Pd2Si和Pd3Si的FAOR催化活性,与纯Pd相比活性明显提高。其原因可能源于Si的加入有利于表面毒化物种氧化剥离、Pd原子本身电子结构的改变以及Pd-Si形成非晶合金后会暴露出更多的缺陷位点。4.利用磁控溅射法制备了不同比例的Au-Si合金,通过表征证明其为非晶-纳米晶的混合结构。随着Si含量增加,Au-Si合金电极的CV出现明显的氢区特征。Au-Si合金表现出很好的氢析出反应催化活性,其表观活性已经接近纯Pt,优于目前报道的非Pt催化剂。随着Si含量增加,Au-Si合金的电化学面积增大,氢析出反应的表观电流密度也越来越大,但是电化学面积归一化的电流密度一致,说明Au-Si合金表面的氢析出反应位点是Au而不是Si。