由于环境恶化和能源危机问题日益凸显,以风能、太阳能、海洋能以及地热能等为主的清洁能源的研究和探索逐渐得到重视并取得了长足发展。氢能以其超高的燃烧热值、能量密度以及清洁优势而备受科学家的青睐。作为现代氢能资源开发和综合利用的一个重要的核心技术载体,氢氧燃料电池是以氢气为燃料,其具有较高的能量转换效率的再生电能装置。然而,由重整法所制备的氢气中通常混有痕量的一氧化碳（CO）气体,其会对商用阳极Pt/C催化剂造成毒害而致其失活,这严重影响着燃料电池汽车的商业化发展。针对此问题,在本论文中提出两项解决方案:1)利用电解水制氢获得高纯氢气,从源头切断CO来源;2)开发出具有高CO容限的氢氧化催化剂,提高催化剂的抗CO中毒能力。具体展开为:针对电解水制氢反应使用Pt/C催化剂造成氢气生产成本过高的问题,利用联吡啶独特的金属配位优势,以2,2’-联吡啶-5,5’-二甲腈（Bpy）为反应单体,通过控制反应温度和金属负载量合成了一系列具有单原子级分散的Pt催化剂。在所得催化剂材料的红外光谱中氰基官能团的特征峰消失,而三嗪环特征峰的出现说明了 Bpy-CP-CTFs系列材料被成功制备。其中900℃碳化的Bpy-CP-900-Pt催化剂在电化学析氢反应测试中表现出超高的催化活性,其起始电位低至-6 mV,在10 mA/cm2的电流密度下,过电势仅为54 mV,塔菲尔斜率为29 mV/dec。在与商业Pt/C催化剂的催化性能相媲美的同时,催化剂的Pt负载量仅为商业Pt/C的十分之一,大大提高了金属Pt的利用率,降低了催化剂的生产成本。设计一款具有高效氢氧化催化活性且抗CO毒性的电催化剂非一日之功,传统试验方法具有耗时长和效率低等问题。为此,本研究工作通过构建多种催化反应位点模型,以氢吸附自由能（ΔGH*）和CO结合能为指标,筛选出可能同时具有优异的氢氧化反应活性和抗CO中毒能力的电催化剂结构单元模型,并以该结构为组成单元,基于7,7,8,--四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）反应单体,成功设计并合成了 TCNQ共价三嗪骨架系列材料。其中TCNQ-CP-900-Pt材料具有高达3918 cm2/g的比表面积,在氢氧化反应催化活性测试中,交换电流密度达2.38 mA/cm2disk,所得的交换电流密度进行Pt质量归一化处理为34.55 mA/mgPt。在抗CO中毒能力测试中,在含有100 ppm CO的氢气中进行氢氧化活性测试时,活性下降仅为8%,表现出优异的CO耐受性。本工作表明了Pt2+负载的共价三嗪骨架材料在氢氧化应用中具有较大潜力,同时也为理论模拟指导催化剂开发这一材料设计模式提供了成功范例。