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作为一种新兴的能源开发技术，燃料电池由于其清洁、高效的特点在解决能源问题和环境污染两大社会问题中被寄予了厚望，成为新世纪能源战略中重点关注对象。迄今为止，质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cells，PEMFC)的阴极和阳极中最广泛使用的催化剂依然是铂催化剂。但是由于铂在自然界中数量稀有，资源匮乏，价格高昂，直接提高了PEMFC的成本，限制了其实际社会推广以及商业化应用。因此寻找具有低成本高催化活性高稳定性的电极催化剂成为研究重点:一方面是改进电极结构提高催化剂的利用率;另一方面是寻求高效廉价的纯铂催化剂替代品。而铂基合金催化剂具有提高催化活性的优点，并且能够有效降低催化剂的成本。 本论文工作结合密度泛函理论首先研究了纯Pt催化剂的氧还原催化活性，然后对Fe-Pt所形成的Pt-Fe合金催化剂的催化性能进行了研究，通过对Pt-Fe合金晶体的电子结构的分析，对合金催化剂中电荷转移的情况进行讨论，发现3d态电子轨道对催化性能的影响;讨论了“Pt皮肤”产生的原因，进一步发现Pt皮肤结构存在对Pt-Fe合金催化剂的影响。发现带Pt皮肤的Pt-Fe合金催化性能提高的原因。然后利用密度泛函理论计算带“Pt皮肤”的Pt-Mn，Pt-Co催化剂表面氧还原反应机理，进一步说明具有“Pt皮肤”的Pt基合金催化剂的催化性能。最后还利用密度泛函理论探讨了锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的结构。本论文的具体研究内容如下: 1.基于密度泛函理论研究纯Pt、Pt3Fe和PtFe3等晶体结构，论在加入了Fe元素，对材料电子结构的影响。研究电子结构对催化剂提高的影响，研究Pt-Fe合金催化剂的表面吸附情况。 2，利用密度泛函理论研究在“Pt皮肤”的Pt-M合金（M为Fe，Mn，Co）催化剂表面的电子结构，通过分析得到提高催化剂催化活性的方法。研究带Pt皮肤的Pt基催化剂的催化活性提高机理。 3.利用密度泛函理论中GGA+U的方法来验证Li2FeSiO4的晶体结构，讨论晶体结构在相互转换中的关键因素。