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质子交换膜燃料电池（PEMFC）是将氢燃料的化学能转变成电能最为有效的装置,在PEMFC产业化的进程中,其成本问题一直是困扰其发展的核心问题之一。目前,减少膜电极（MEA）中贵金属催化剂的用量和提高其利用效率,是降低MEA成本的主要途径。直接电化学沉积由于能够实现将金属催化剂选择性的沉积在既有电子通道,又有离子传输通道的与质子膜接触的载体上,显示了比传统的以质子交换膜电解质溶液粘接Pt/C催化剂的方法更高的催化剂利用率。但是,直接将贵金属铂沉积在质子交换膜粘接的多孔碳电极上时,存在因析氢导致铂盐局部水解、冲垮多孔碳层,以及所沉积的铂晶粒粗大等缺陷。本论文通过四步电沉积方法制备了碳载超低铂的Cu/Pt催化电极。在水溶液中通过四步电沉积法将高分散的过渡金属Cu纳米粒子沉积在多孔碳电极（PCE）上,然后将所得到的Cu/PCE电极浸入到氮气保护的氯铂酸溶液中通过置换反应得到高分散的碳载超低铂催化电极。这样在充分发挥脉冲电沉积瞬时峰电流高的优势的同时,克服了脉冲电沉积过程中由双电层电容充放电所导致的Cu核晶粒过大、尺寸难以控制的弊端。本论文还尝试用四步电沉积的方法,将金属Fe沉积在已制得的Pt/PCE表面,制备出低担载、高催化活性的Pt-Fe/PCE合金催化电极。针对现有铂基催化剂稳定性和氧还原活性较差的缺点,制备了以多壁碳纳米管（MWCNTs）为催化剂载体的Pt3Ni/MWCNTs合金催化剂。多壁碳纳米管（MWCNTs）作为载体可以在一定程度上避免碳载体的腐蚀,提高催化剂的稳定性;另一方面,通过缺电子过渡金属元素Ni的加入改变铂催化剂的电子构型,增加铂的5d空穴轨道,使铂催化剂更容易接受MWCNTs上含氧基团的π轨道电子而形成较强的吸附键,从而将铂牢固的锚定到MWCNTs载体上,提高整个催化剂的稳定性和氧还原活性。本论文通过四步电沉积法制备的碳载超低铂催化电极克服了直接电沉积Pt的析氢问题,并且获得的Pt颗粒小,其氧还原性能明显优于采用脉冲电沉积、直接电沉积法制备的Pt/C电极以及由质子交换膜粘接的商业化催化剂制得的Pt/C电极。四步电沉积法来制备的Pt-Fe/C合金催化剂进一步减少了贵金属铂的用量。