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燃料电池具有能量转化效率高、污染小、噪声低及再启动速度快等优点,被认为是21世纪最有发展前景的高效清洁能源。质子交换膜燃料电池的阳极和阴极催化剂一般采用铂(Pt)基催化剂,其中阴极氧还原反应(ORR)的反应速率相比于阳极氢氧化(HOR)的反应速率要慢得多,因此需要更多的贵金属铂(Pt)来促进阴极反应。但是Pt价格昂贵、资源稀缺,导致Pt基催化剂成本高,限制了燃料电池大规模的商业应用。为降低Pt的用量,人们主要通过Pt与一些3d过渡金属(如：M=Fe、Co、Cu及Ni等)合金化制备Pt-M合金催化剂来降低成本,并通过调控Pt基合金纳米粒子的尺寸、形貌和晶相结构来提高催化剂的ORR活性和稳定性。本论文将Pt/C粉末放入一定浓度的硝酸铜(Cu(NO3)2)溶液中超声混合均匀,并控制Pt与Cu的摩尔比为3：1、1：1及1：3。然后将混合溶液冷冻干燥后置于N2气和N2+H2混合气体中快速加热至800℃,分别保温30min、60min和90min,再快速冷却至室温进而制备得到Pt-Cu合金纳米颗粒催化剂,以及利用电化学去合金方法调控Pt-Cu合金纳米粒子的表面结构。运用TEM、HR-TEM、XRD及XPS等手段研究Pt-Cu纳米粒子的尺寸、形貌、晶相结构,化学组成及价态,并用电化学方法测试了Pt-Cu合金催化剂的催化性能。研究结果如下：(1)可利用不同气氛的热处理来调控Pt-Cu合金催化剂的晶相结构和表面结构,Pt与Cu在N2和N2+H2下形成的Pt-Cu合金纳米粒子均匀分散在碳载体表面。在N2中合金纳米粒子的平均颗粒尺寸比N2+H2中合金纳米粒子的尺寸要大；不同摩尔比的Pt与Cu在N2和N2+H2条件下,形成的Pt-Cu合金纳米粒子的相结构明显不同,特别是在N2下保温60min形成了PtCu3有序固溶体,以及在N2+H2下Pt-Cu合金发生表面偏析现象；(2) Pt-Cu合金的晶相结构和表面结构对其电催化性能影响较大。其中在N2下,Pt与Cu摩尔比为1：3,保温90min制备的PtCu3合金催化剂电催化性能最佳；在N2+H2下,Pt与Cu摩尔比为1：1,保温90min制备的PtCu合金催化剂电催化性能最佳；(3)利用循环伏安法溶解掉Pt-Cu合金纳米粒子表面的Cu原子后,可形成表面富Pt的核壳Pt-Cu纳米粒子。其电催化性能在起始还原电位、半波电位及极限电流密度三个性能指标上均有不同程度的提高,其中在N2下,Pt与Cu摩尔比为3：1,保温60min制备的Pt3Cu合金催化剂半波电位最高,而在N2+H2条件下,Pt与Cu摩尔比为1：1,保温30min制备的PtCu合金催化剂半波电位最高。