氢气具有质量密度高、资源广、重量轻、环境友好等突出优点,被认为是一种有潜力的可替代化石燃料的清洁能源载体,然而阻碍未来氢经济性的一个主要障碍是缺乏安全、高效和经济的氢储存系统。纳米镁基材料,因其能量密度高、成本低并且可以一定程度上克服传统储氢材料的热力学和动力学性能的缺陷,被视为储氢材料的最佳选择。但是,纳米镁比表面能高,容易团聚、表面易氧化等缺陷阻碍了氢气在材料中的渗透和扩散。为此,本文研究制备了空气稳定的纳米镁基复合粉体和薄膜材料,初步研究了它们的储氢性能,获得如下结果:（1）采用化学液相法制备空气稳定的聚甲基丙烯酸甲酯-纳米镁颗粒（PMMA-Mg NPs）复合材料。本文通过PMMA自组装包覆和优化工艺条件,原位还原得到平均粒径为5 nm左右的Mg颗粒,探索合成机理,建立了界面结合模型;在温和条件下,首次尝试甲基氯化镁（CH3Mg Cl）作为有机镁前驱体制备复合材料;PMMA均匀包覆纳米Mg,阻隔空气中的氧分子和水分子的渗入,并且PMMA的数量影响着纳米Mg颗粒的生长、形貌、尺寸和储氢容量。（2）研究了PMMA-Mg NPs复合材料的储氢性能。在没有添加催化剂的条件下,200℃和30 bar氢气压,8分钟完成快速吸氢,30分钟时吸附量达到最大稳定不变,为4.8 wt%;270℃和0 bar氢气压时,25分钟脱氢量达到4.15 wt%。复合材料实现了吸/脱氢温度和压强的降低,吸/脱附氢气数量提高,获得较快的吸/脱氢速率,稳定的吸/脱氢可逆循环。（3）为了进一步改善纳米镁基复合材料的储氢热力学与动力学性能,加入多壁碳纳米管（MWCNTs）,采用溶液原位还原法制备了空气稳定的MWCNTs-PMMA-Mg NPs复合材料。优化工艺条件,在形成的MWCNTs-PMMA模板上,直接原位还原得到粒径为3.6 nm左右的纳米Mg颗粒;MWCNTs可以限制纳米Mg颗粒的生长,粒径进一步降低;PMMA有效避免Mg NPs从纳米管表面剥落的现象;CH3Mg Cl,PMMA和MWCNTs质量比为4:2:1时,纳米Mg的被装载率达到82%。（4）研究了MWCNTs-PMMA-Mg NPs复合材料的储氢性能。在没有添加催化剂情况下,200℃和20 bar氢气压时,吸氢速率快,5 min内吸氢量急剧增加,10 min内吸氢量接近最大值,20分钟内吸氢量达到稳定,为6.7 wt%。在150℃和0 bar时,脱氢量可达到3.7 wt%。相比于PMMA-Mg NPs复合材料,纳米Mg颗粒粒径更小,吸/脱氢速率加快,吸脱附氢气增加,吸氢压强和脱氢温度降低。（5）考虑薄膜储氢材料普遍存在热力学性能差的问题,通过掠射角和磁控溅射结合等离子体增强化学气相沉积法制备空气稳定的镁/等离子体聚合物（Mg/plasma polymer）纳米复合材料。采用磁控溅射结合掠射角沉积工艺制备了纳米柱状Mg薄膜,并进行了动力学蒙特卡洛建模研究;探索并优化工艺条件,可以通过控制沉积角和溅射压来调控镁薄膜的形貌。（6）在沉积纳米镁薄膜的反应器中,采用等离子体增强化学气相沉积法从乙烯前驱体合成等离子体聚乙烯涂层（C:H coating）,均匀包覆纳米Mg,从而保护其免受氧化或腐蚀。研究发现调控射频功率,可以有效地控制C:H涂层的沉积速率、交联聚合程度和机械性能,优化涂层物理化学性能。