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提高催化剂的电催化活性是直接甲醇燃料电池(DMFC)和质子交换膜水电解池(PEMWE)研究中最具有挑战性的任务之一。Pt基电催化剂是目前DMFC和PEMWE最广泛使用的电催化剂，但是它的活性和利用率还不能满足DMFC和PEMWE商业化的要求。电催化剂的制备方法对电催化剂的性能有着显著的影响。本论文以提高DMFC和PEMWE的竞争力为研究目标，对电催化剂的不同制备方法和相关机理进行了研究，考察了制备过程中主要参数对催化剂性能的影响，优化了制备过程，制备出高性能的Pt基电催化剂。
采用Vulcan XC-72上进行电沉积Pt的方法，研究电信号、前驱体的初始浓度、电沉积温度等因素对催化剂性能的影响。进一步研究添加不同量的PEG和SDS对所制备Pt/C催化剂性能的影响。添加PEG所制备的Pt/C催化剂的催化活性高于添加SDS和无添加剂法所制备催化剂的催化活性，当PEG的浓度为10-4 mmol·L-1时，所制备的催化剂的催化活性最高。
采用脉冲和直流电沉积法分别制备Pt/C催化剂，采用SnO2作为分散剂脉冲电沉积制备PtSnO2/C催化剂。PtSnO2/C催化剂为粒径小且均一的纳米簇状结构。PtSnO2/C催化剂对甲醇氧化和氧的还原的电催化活性最高，表明SnO2具有助催化作用。进一步研究PtSnO2/C催化剂双功能机理。
采用脉冲电沉积法，以单壁碳纳米管(SWNTs)为载体制备了Pt/SWNTs催化剂。与同法所制Pt/C催化剂相比较，Pt/SWNTs催化剂中金属Pt在SWNTs上分布较均匀、粒径较小。Pt/SWNTs催化剂对甲醇电氧化和对氧还原催化能力比Pt/C催化剂更强。采用旋转圆盘电极方法(RDE)研究了Pt/SWNTs催化剂对氧还原电子转移机理。
调节乙二醇(EG)和水(H2O)比例，采用醇溶剂法制备了性能优异的Pt/C催化剂。比较了EG/H2O为1∶0、0∶1、2∶1和1∶1时所得Pt/C催化剂对甲醇电氧化和对氧电还原的催化性能。发现EG/H2O=1∶1时所得Pt/C催化剂催化性能最佳，比商用Pt/C催化剂的催化性能还要高。其平均粒径约2 nm，且分布均匀。
采用脉冲电沉积法在PtRu催化剂上沉积Ir制备PEM水电解池氧电极的PtRuIr三元电催化剂。考察Ir沉积量对PtRuIr三元电催化剂催化性能的影响，并同PtRu催化剂进行比较。PtRuIr三元电催化剂对析氧反应和溶氧反应均有优化催化性能作用，并以优化的PtRuIr制备了膜电极(MEA)进行PEM水电解池性能研究。
采用热分解法以Ti板为基底，制备了PtIrO2催化剂。其中Pt以金属形式存在，而IrO2以金红石型存在。比较了PtIrO2和IrO2催化剂对电解水析氧的电催化活性，加入Pt后明显提高PtIrO2催化剂的催化性能。同时在碳纸基底上成功制备PtIrO2纳米棒阵列，并制备MEA进行PEM水电解池性能研究。