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镁具有环保、安全、资源丰富、能量密度高等优点,以镁为电极的镁电池是极具潜力的绿色储能新技术。在镁电池中,正极材料是决定电池性能的关键一环。然而,到目前为止,终极的镁电池正极材料并未找到。其主要障碍在于,正极材料的储镁效率不高、镁离子扩散迁移速率缓慢,这阻碍了镁电池的开发与应用。因而,研发高性能的储镁正极材料很有意义。氧族（VI A）钼基材料普遍具有丰富的间隙结构,这可为镁离子的存储与扩散提供可能的位点与通道。本工作以氧族（VI A）钼基材料为研究对象,采用第一性原理理论预测结合实验验证的方法,探究了MoX2（X=O,S,Se）材料的储镁性能及机理。相关研究结果可为钼基材料作为镁电池正极的候选材料提供理论指导,对新型镁电池的设计开发有重要意义。本工作主要研究结果如下:（1）利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,探索了VI A族钼基材料MoX2（X=O,S,Se）作为镁电池正极材料的潜在可能。以畸变金红石型MoO2（R-MoO2）、层状MoO2（L-MoO2）、MoS2、MoSe2及MoOSe（MoOSe（Ⅰ）和MoOSe（Ⅴ））等VI族钼基材料为研究对象,研究其晶体结构、电子结构,建立储镁模型,探索储镁位点、储镁过程以及镁离子在其内部的扩散迁移机制。研究发现:作为镁电池电极材料,相比于MoS2和MoSe2,R-MoO2、L-MoO2、MoOSe（Ⅰ）和MoOSe（Ⅴ）有更大储镁潜力;镁倾向于存储在隧道内（R-MoO2）和层间（L-MoO2、MoOSe（Ⅰ）和MoOSe（Ⅴ））的八面体间隙中;计算得R-MoO2、L-MoO2、MoOSe（Ⅰ）和MoOSe（Ⅴ）的理论储镁容量分别为209、279、191和191 m Ah/g;镁离子在R-MoO2中扩散时,倾向于沿着一维隧道间隙进行迁移,在L-MoO2、MoOSe（Ⅰ）和MoOSe（Ⅴ）中扩散时,倾向于沿着层间的二维间隙进行迁移。（2）研究了MoO2在镁盐电解液以及镁锂双盐电解液中的储镁性能及机理。理论计算结合实验研究发现:在镁盐电解液中,R-MoO2表现出较小的充放电比容量,较低的储镁容量可能是由于镁离子在R-MoO2中的扩散过程较为困难;在镁锂双盐电解液中,R-MoO2的储能性能明显提高,展现出较好的比容量、倍率性能和循环性能;镁锂双盐电解液中,R-MoO2电极的储能机理为镁锂共嵌机制,镁离子的存储主要发生在低电位的放电平台;相比于镁盐电解液,在镁锂双盐电解液中R-MoO2能存储更多的镁离子,这可能归因于先嵌入的锂离子减弱了镁离子与R-MoO2基体之间的相互作用;镁锂双盐电解液中,镁离子在正极材料中的存储性能明显增强,这丰富了镁锂双盐电池的储能机理;计算发现,R-MoO2中的八面体间隙位点也能稳定的存储锂离子,且锂离子在R-MoO2中具有较低的扩散能垒,这映证了镁锂双盐电解液中的共嵌入机制。（3）研究了MoS2在镁盐电解液以及镁锂双盐电解液中的储镁性能及机理。针对2H MoS2理论上不储镁的问题,提出了以1T MoS2储镁的设想,实现了MoS2有效储镁,并探究了其储镁性能及机理。理论计算结合实验研究发现:在镁盐电解液中,相比于2H MoS2,1T MoS2表现出较好的可逆储镁容量、倍率性能和循环性能;相较于镁盐电解液,在镁锂双盐电解液中,两种MoS2均表现出更好的电化学性能,且1T MoS2的性能优于2H MoS2;在两种电解液中,1T MoS2均能可逆的存储镁离子,且储镁机理均是基于嵌入脱嵌反应;由于锂盐的存在,镁离子在1T MoS2中的存储能力得到了增强,这与R-MoO2在镁锂双盐电解液中的储镁性能表现一致;计算发现,1T MoS2层间具有丰富的镁离子和锂离子存储位点,具有较好的导电性,且镁离子和锂离子在具有较大层间距的1T MoS2层间扩散时能垒较小,因此1T MoS2展现出更好的储能性能。（4）研究了MoSe2在镁盐电解液以及镁锂双盐电解液中的储镁性能及机理。针对MoSe2理论上不储镁的问题,设计和合成了富含空位和暴露表面的超薄MoSe2材料（UTRDE-MoSe2）,在镁盐以及镁锂双盐电解液中探究其储镁性能及机理。理论计算结合实验研究发现:相比于缺陷和暴露面较少的体相MoSe2（B-MoSe2）,UTRDE-MoSe2在镁盐电解液和镁锂双盐电解液中均表现出更高的比容量和良好的倍率性能;UTRDE-MoSe2在镁盐电解液中的储镁机理是基于镁离子的嵌入脱嵌反应,在镁锂双盐电解液中是基于镁锂共嵌的反应;与MoO2以及MoS2在镁锂双盐电解液中的储镁性能表现相同,由于锂盐的存在,镁离子在UTRDE-MoSe2中的存储能力得到增强,证实了这种增强作用在镁锂双盐电池中具有普适性;计算表明,UTRDE-MoSe2中的空位缺陷和暴露表面为镁离子和锂离子提供了大量的存储位点,两种离子在（001）和（100）暴露表面上的扩散比在层间的扩散更容易,因此UTRDE-MoSe2展现出更好的储能性能。