本文首先综述了现阶段各种储氢材料的研究进展和面临的困难，重点集中在MgH₂和LiBH₄两种含氢量高的储氢材料。通过构建MgH₂+LiBH₄复合体系，其在脱氢过程中形成MgB₂相，有效降低了MgH₂和LiBH₄的热力学反应焓，但由于动力学限制，复合体系的脱氢温度仍然较高。本课题组前期研究发现将纳米复合结构的H-Mg₃La合金（H-Mg₃La表示吸氢态，Mg₃La合金在吸氢后会歧化生成纳米MgH₂和LaH₃，其他Mg₃RE合金也类似）与LiBH₄复合，发现复合体系存在的协同增强效应对LiBH₄的脱氢性能起到极大的催化作用，但低温脱氢条件下未生成MgB₂相，不同氢化物之间的协同作用机制也尚未明确。以此为出发点，本文深入研究了LiBH₄+H-Mg₃RE复合体系的脱氢性能和反应机理，揭示了LiBH₄、MgH₂两相之间的氢交换现象、界面结合及镁颗粒催化对LiBH₄脱氢反应的作用机制。在此研究结果的指导下通过调控Mg基材料的脱氢动力学进一步增强了复合体系的脱氢性能。采用等温放氢动力学测试、TPD-MS、XRD和SEM等手段综合研究了氢化后的Mg₃RE合金（RE=La, Ce, Pr, Nd等）对LiBH₄脱氢性能的影响。几种氢化的Mg₃RE合金都明显改善LiBH₄的脱氢动力学，其中以氢化的Mg₃La效果最佳，LiBH₄+H-Mg₃La体系在340℃下脱氢量可达到4.5wt%。结果表明， LiBH₄+H-Mg₃RE复合体系在等温放氢动力学曲线上都一致地表现为两个阶段：第一阶段主要是MgH₂的分解，稀土氢化物主要对MgH₂的脱氢动力学起改善作用，其对LiBH₄的脱氢改善作用很弱。MgH₂分解的同时促进LiBH₄的脱氢。第二阶段则以LiBH₄的脱氢占主要。LiBH₄在340℃下两个阶段的单独脱氢量达到了6wt%，低温脱氢性能得到了明显改善。采用同位素D标记MgD₂示踪研究了纳米MgH₂对LiBH₄的催化作用机理。通过FTIR、TPD-MS和XRD研究了复合体系中LiBH₄与MgD₂脱氢过程中的H、D的转移、脱附和相转变。结果表明球磨后LiBH₄与MgD₂两相之间发生了H-D交换，形成了B-D键，氢交换效应随着温度的增加而增强。氢交换促进了放氢前两相的原子交换，缩短了脱氢初期氢原子扩散到界面需要的时间，从而缩短放氢的孕育期。同时由于两相间氢原子浓度差，氢交换使得LiBH₄中的氢形成往MgD₂扩散的净流动，使得H原子在MgD₂界面处过多堆积，造成其H原子混乱度增加。这些来自LiBH₄的氢原子在跟随MgD₂脱氢时释放掉，直接促进了LiBH₄的脱氢过程。在MgD₂脱氢阶段，MgD₂表面的D原子还能够与LiBH₄表面的H原子在界面处结合形成HD分子并释放出来，形成了HD和H2同步脱附的现象，因此，H, D原子在两相界面结合也能加快LiBH₄的脱氢动力学。此外，经过快速脱氢使得LiBH₄与MgD₂两相界面缺少H、D原子供给，脱氢过程由界面氢交换控制转为晶内扩散控制。由于H/D原子在LiBH₄和MgD₂晶体中的扩散速率很慢，脱氢过程变得缓慢，脱氢后的Mg颗粒在此阶段对LiBH₄起到一定的催化作用。机理研究表明LiBH₄脱氢动力学的表现取决于MgH₂的脱氢性能。虽然原位生成的纳米REH3能改善MgH₂的性能，但是会造成复合体系脱氢容量的损失。因此通过对MgH₂动力学性能的调控，进一步改善了LiBH₄+MgH₂复合体系的脱氢性能。采用在Mg表面缀饰Ti基催化剂，获得MgH₂动力学上极大的改善，这种表面缀饰Ti基催化剂的MgH₂表现出对LiBH₄脱氢反应更好的催化作用，复合体系在340℃下6小时就能释放出7.0wt%的氢气，比在相同条件下LiBH₄+H-Mg₃La复合体系的放氢量提高了55%；同时LiBH₄的脱氢动力学也得到了改善。