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直接甲醇燃料电池(DMFC)作为一种直接把化学能转化为电能的装置，具有结构简单、低温快速启动、理论比能量高以及燃料洁净环保等优点，是解决当前能源短缺和环境污染两大难题的有效途径之一。然而，其阳极催化剂（贵金属，如Pt）的高昂价格和工作过程中易失活的问题延缓了其商业化进程。因此，减少贵金属的用量、提高催化剂的稳定性已成为本领域研究的重点。 本论文以阳极氧化法合成的TiO2纳米管阵列为载体，采用两种电化学技术在TiO2纳米管上负载金属(Pt、Ni)催化剂，制备具有高催化活性的复合电极。 创新性地利用循环伏安技术将Pt催化剂沉积到TiO2纳米管阵列表面，通过改变循环伏安的次数，研究了铂催化剂在纳米管阵列表面的形核和长大行为及其对催化剂性能的影响，结果表明铂的沉积是分步进行的，并且铂在沉积过程中优先在纳米管内壁处形核长大，更重要的是，催化剂的电催化性能主要决定于循环伏安的次数，当循环次数为50次时，所得复合电极的催化性能最佳;通过对比研究TiO2纳米管阵列与普通TiO2薄膜两种催化剂载体发现，TiO2纳米管阵列不仅可以提高催化剂的稳定性还可以进一步提高催化剂的电催化性能。 首次以TiO2纳米管阵列为载体，采用循环伏安技术在氯铂酸和硫酸镍混合溶液中共沉积了Pt和Ni双金属催化剂。研究了沉积电位和循环次数对Pt/Ni-TiO2纳米管复合电极电催化性能的影响。结果表明，由于Ni在沉积过程中存在欠电位沉积，使得还原电流快速增加，实现了铂镍双金属催化剂的共沉积。铂镍双金属催化剂以层状-岛状模式生长，在TiO2纳米管管内和表面形核长大形成纳米球形结构。当沉积电位为-0.8～0.4V，循环次数为75次时，铂镍双金属催化剂的原子比为3∶1，复合电极的电催化性能最佳。 采用脉冲电沉积技术，系统研究了电解液中阴离子的种类与含量对催化剂形貌、沉积速率以及电催化性能的影响。结果表明，在前驱体中添加SO42-有助于获得(111)的裸露晶面，所得纳米Pt的催化活性和稳定性优于在含有Cl-为阴离子前驱液中沉积的纳米Pt催化剂。当前驱液中SO42-浓度为0.25M时，TiO2纳米管阵列表面的铂催化剂具有最佳的分散性和最优的电催化活性。通过引入Ni元素，在双功能机理和电子效应作用下，Pt/Ni-TiO2纳米管复合电极表现出优异电催化活性和抗CO中毒能力。