氢气作为一种干净和可再生的燃料,其产生和应用引起了世界范围内的广泛关注和研究。电催化分解水是一种最有效和有保证的产氢策略,通过水分解这项成熟的工业技术,可以将间歇可再生的电能转换成氢中的化学能。全水解催化剂需要克服水解过程中巨大的过电势并使得过程有效,Pt的析氢活性最高,如何通过控制催化剂形貌和粒径提高Pt原子利用率,制备出更高效的析氢反应Pt催化剂是目前的重要研究课题。本文研制了两类含Pt催化剂,其析氢电催化性能优异。首先,合成了具有不同壳层厚度的双壳层纳米笼催化剂用于催化电化学析氢反应。在合成过程中,第一步通过调节金属前驱体溶液的注射速率、合成温度、金属前驱体和其他试剂的添加量,合成出粒径较均一的Pd@Pt@Pd@Pt立方体纳米颗粒;第二步通过刻蚀立方体纳米颗粒中的Pd,制备出双壳层Pd-Pt纳米笼。实验结果表明,双壳层Pd-Pt纳米笼具有优异的催化电化学析氢反应性能,外壳层厚度为1 nm的双壳层纳米笼其催化电化学析氢反应活性最好,是商品化Pt/C催化剂的10多倍。通过机理分析和密度泛函理论计算,阐明了双壳层纳米笼催化析氢反应性能优异的重要原因是,壳层表面的Pd原子有助于吸附在邻近的Pt原子上还原出的H原子,因此减少了析氢反应的过电势,加快了析氢反应速率。此外,采用Cu欠电位沉积成功制备出具有Pt枝的不同形貌的Au-Pt合金纳米晶体,研究了影响Pt枝形成和成长的因素以及Pt枝对析氢反应催化的影响。结果表明,增加Cu离子浓度在改变合金纳米晶体形貌的同时会增加Pt枝壳层厚度,而增加Pt前驱体加入反应溶液中的量,也会增加Pt枝壳层厚度。实验发现随着Pt枝壳层厚度的增加,Au-Pt合金纳米晶体催化析氢反应活性提高。具有Pt枝的三角板状Au-Pt合金纳米晶体电催化析氢反应活性是商品化Pt/C催化剂的10倍。