贵金属Pt、Pd纳米材料在燃料电池催化剂中拥有其他贵金属不可比拟的作用,但是它们在地层中储量少、价格昂贵,因此提高它们的催化活性以及利用率是非常必要的,且具有重要的技术意义。在众多形式的纳米结构中,以枝晶、五重孪晶为代表的亚稳态纳米晶往往表现出比低能表面暴露的多面体纳米晶更为优异的物理化学性质。因此,本论文以亚稳态结构（枝晶、五重孪晶）的Pt、Pd基纳米材料为研究对象,针对其可控合成、生长机理以及燃料电池相关反应的构效关系开展了初步的研究。主要的进展概括如下:1.提出了一种简单高效、无需使用表面活性剂即可制备分形PtAg纳米枝晶电催化剂的方法。这种PtAg纳米枝晶具有大的比表面积,其电化学活性面积（Pt79Ag21 为 29.2 m2 gPt-1,Pt60Ag40为 35.1 m2 gPt-1）明显大于球形的纳米颗粒（PtAg-7:3-NaBH4 为 21.9 m2 gPt-1）以及商业 Pt 黑（17.1 m2 gPt-1）。这种独特的形貌和合金化组成使得PtAg纳米枝晶在酸性环境下的甲醇氧化反应（面积活性为1.98 mA cm-2,最大质量电流密度为578.2 mA mgPt-1）和氧还原反应（面积活性为1.05mA cm-2,质量活性为362 mA mgPt-1）中均表现出优异的催化活性。2.首次合成了具有内凹五重孪晶结构的Pd纳米片（c-PCTPd NSs）,并对其甲酸电氧化性能进行了测试。研究表明,这种独特结构是通过“高温成核,低温生长”机制形成的,即具有五重孪晶结构的十面体晶核在表面活性剂（CTAC）的吸附作用下沿[100]方向生长,最终形成边缘凸起而上下面为{110}高能晶面的五重孪晶纳米片。由于具有大的比表面积和高能晶面{110}面,这种独特结构的Pd纳米片在甲酸电催化氧化反应中表现出非常好的性能,其最大质量电流密度在0.182 V（vs.SCE）测量为945.5 mA mg-1,活性分别是在同等电位下测量得到的{111}面暴露的Pd NCs和商业Pd黑的1.32倍和1.97倍。此外,进一步的研究表明,通过共还原方式在内凹五重孪晶结构的Pd纳米片中掺入少量Ag原子,可以显著地提高催化剂对甲酸电催化氧化的性能。3.通过简单的一步法合成了组分可调的Pd@Pt孪晶二十面体,并对其电催化氢氧化反应（HOR）的性能进行了测试。研究发现,Pd@Pt孪晶二十面体催化性能与Pd:Pt的组成比例成火山型曲线关系,Pd、Pt前驱物摩尔投料比为1:1时合成得到的Pd76Pt24孪晶二十面体性能最优。当合金组成一样时,Pd76Pt24孪晶二十面体比非孪晶颗粒在氢氧化反应（HOR）中表现出更加优异的性能,这说明孪晶中晶格应力和孪晶界有利于提高HOR的性能。