质子交换膜燃料电池（PEMFC）中催化剂的稳定性问题，严重制约了其商业化进程。目前普遍使用的Pt/C和PtM/C等催化剂，由于催化剂与载体碳黑之间的结合力差，燃料电池经长时间的运行之后，催化剂颗粒会发生迁移；同时碳载体的电化学腐蚀伴随着催化剂纳米粒子的团聚、烧结，最终导致催化剂性能的衰减，严重影响了催化剂的稳定性。由此，开发能在PEMFC的苛刻运行条件下抗氧化、抗腐蚀性能好的非碳载体材料，对于促进燃料电池技术的发展和商业化进程具有十分重要的意义，相关研究已成为燃料电池领域十分重要的研究课题。本文以导电氧化物Ti₄O₇作为研究对象。从制备工艺合成方法着手，对不同尺寸形貌的Ti₄O₇的制备技术进行了一系列的探究。此后，以比表面积26m2/g的纤维状Ti₄O₇（NS-Ti₄O₇）为载体，合成了电催化剂Pt/NS-Ti₄O₇，并对该负载型催化剂的催化氧还原性能进行了比较系统的评价。首先，从Ti-O及相关体系的热力学计算入手，通过计算确定合成Ti₄O₇的可能实验条件，并指导合成Ti₄O₇。同时利用热重与电化学加速老化对实验合成的Ti₄O₇的热稳定性和电化学稳定性进行初步探讨。研究发现：Ti₄O₇与XC-72R热稳定性相当，在500℃以下均不发生明显的变化，其热稳定温度完全满足PEMFC工作温度要求；但电化学稳定性研究结果显示Ti₄O₇较XC-72R具有更好的稳定性，加速老化5000次后XC-72R发生了明显的氧化，而Ti₄O₇基本不变。其次，分单步法和多步法两种方法、采用多种合成路径，对Ti₄O₇的实验合成进行探索。结果发现：采用单步的碳热还原，H2还原和PVA热解还原合成虽然操作简单，但产物烧结情况严重，颗粒较大，不能为活性组分提供足够大的负载表面；而多步法虽在一定程度上增加了反应难度，但可以实现较高比表面积Ti₄O₇的合成。采用多步法中的H2还原SiO2包覆的TiO2纳米管（TiO2NT@SiO2）合成的纳米结构NS-Ti₄O₇比表面积可达26m2/g；采用H2还原TiO2与SiO2的共沉淀产物，更可获得比表面积高达140m2/g的松果状Ti₄O₇。这都是单步法不可取代的优势，并为高温下合成纳米结构材料提供了思路。最后，采用多步法合成的纤维状NS-Ti₄O₇为载体，进行Pt负载。对负载型电催化剂Pt/NS-Ti₄O₇的催化氧还原性能进行评价。结果发现：相对于商业Pt/C，Pt/NS-Ti₄O₇具有更高的起始活性与良好的稳定性。Pt/NS-Ti₄O₇其起始活性（22.33A/g）是商业Pt/C的（10.30A/g）两倍，加速老化3000次后，Pt/NS-Ti₄O₇活性（13.31A/g）高于商业Pt/C（0.45A/g）近30倍，显示出Pt/NS-Ti₄O₇非常优良的稳定性。同时，借助实验手段对其稳定性机理进行初步研究，发现NS-Ti₄O₇本身良好的稳定性及其与Pt之间存在的强相互作用（SMSI）对提高Pt/NS-Ti₄O₇的性能方面有较大的贡献。