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Mg(NH2)2-2LiH体系储氢材料具有约5.6wt%的可逆储氢容量和较适宜的热力学性能,是目前最有希望实现实用化的储氢材料之一,但较高的动力学壁垒导致其吸放氢温度尚不能完全满足实际应用的要求。本论文从热力学和动力学性能调控入手,详细研究了碱金属K基化合物对该体系的改性作用机理、高温失效机理、同主族的Rb基化合物对该体系的改性作用机理以及K和Rb双金属氢化物对该体系的协同改性机理。研究了K基卤化物对Mg(NH2)2-2LiH体系储氢性能的影响,发现KF的添加显著降低了该体系的放氢操作温度。添加0.08mol KF的样品可以通过两步反应可逆储存约5.0wt%的氢气,其放氢起始温度仅为80℃,但KCl、KBr和KI的添加对该体系基本无影响。这主要是因为KF在球磨过程中能和LiH发生复分解反应生成KH和LiF,而该体系性能改善的真正活性物质正是KH。机理研究发现,球磨后生成的KH首先作为催化剂降低了第一步放氢反应的活化能；接着作为反应物参与了第二步放氢反应,从而降低了第二步反应的焓变。KH的出现同时改善了Mg(NH2)2-2LiH体系的放氢动力学和热力学性能。将KH直接添加至Mg(NH2)2-2LiH中,系统研究了Mg(NH2)2-2LiH-xKH样品成分对其储氢性能的影响。结果表明,Mg(NH2)2-2LiH-0.08KH样品具有最佳综合储氢性能。该样品放氢分两步进行,放氢起始温度仅为70℃,储氢量达5.2wt%。样品130℃完全放氢后,起始吸氢温度仅为50℃,140℃时的吸氢量达到5.1wt%。KH的添加显著提高了样品的吸放氢动力学性能,但是,过快的吸氢速率会使样品的颗粒尺寸增大,从而使其后续的放氢向高温方向偏移。循环测试发现,随着循环的进行,尽管吸放氢操作温度有所升高且吸放氢动力学性能稍有变差,Mg(NH2)2-2LiH-0.08KH样品仍然保持了较好的储氢循环性能。机理研究显示,KH作为催化剂降低了第一步放氢反应的活化能,接着参与第二步反应降低了其反应焓变,从而显著改善了Mg(NH2)2-2LiH体系的储氢性能。深入研究并揭示了K基添加剂在Mg(NH2)2-2LiH体系中的高温失效机理。对于添加KF的Mg(NH2)2-2LiH样品,经过高温吸放氢(>200℃)处理后,K基添加剂的改性作用消失。其主要原因是,经过高温处理后,放氢产物发生了从立方相到正交相的多晶转变,样品的晶粒/颗粒尺寸增大,且K基化合物的分散均匀性也变差。然而,对经过高温放氢吸氢的样品进行二次球磨处理后,K基添加剂的改性作用可以完全恢复,说明K基添加剂的高温失效只是现象级的而非其本征特性。因此,为了保持K基添加剂的高效改性作用,必须严格控制其吸放氢操作温度。研究了Rb基化合物对Mg(NH2)2-2LiH体系储氢性能的影响。通过研究Mg(NH2)2-2LiH-xRbF样品的储氢性能,发现Mg(NH2)2-2LiH-0.08RbF样品具有最佳的综合储氢性能。添加0.08mol RbF样品的可逆储氢量为4.76wt%,其起始放氢温度仅为80℃,且样品在130℃条件下保温180min即可放出70%以上的氢气。添加RbF后,样品的吸氢性能改善尤为明显,Mg(NH2)2-2LiH-0.08RbF样品在130℃完全放氢后,其起始吸氢温度低至55℃,且样品在120℃的低温下即可吸收4.8wt%的氢气。放氢热力学和动力学测试发现,添加RbF后,Mg(NH2)2-2LiH体系的放氢反应活化能和焓变均得到明显的降低。机理研究表明,RbF和LiH在球磨过程中首先发生复分解反应并生成RbH和LiF。作为有效改性物质,RbH在起始加热阶段即参与了放氢反应。RbH的存在为样品的放氢反应提供了一条热力学和动力学更有利的反应路径,从而降低了反应的焓变和活化能,改善了Mg(NH2)2-2LiH体系的放氢热力学和动力学性能。为了进一步提高Mg(NH2)2-2LiH体系的储氢性能,考察了KH和RbH共同添加对其吸放氢性能的影响规律和机制。结果表明,Mg(NH2)2-2LiH-0.04KH-0.04RbH样品具有最佳储氢性能,该材料可以可逆储存5.2wt%的氢气,且130℃完全放氢的样品可以在120℃的低温下完全氢化。放氢热力学测试发现,KH和RbH的同时引入降低了Mg(NH2)2-2LiH体系的放氢反应焓变,提供了一条热力学更为有利的反应路径。结构检测可知,KH和RbH在球磨过程中会发生固溶反应；在放氢刚开始时,RbH会首先从K(Rb)H固溶体中析出并参与反应,剩下的KH也会在后续放氢过程中参与反应。RbH和KH的共同作用促使Mg(NH2)2-2LiH体系的储氢性能得到了显著提升。循环测试发现,在170℃放氢2h和130℃吸氢2h的循环条件下,Mg(NH2)2-2LiH-0.04KH-0.04RbH样品50次循环后仍有4.4wt%以上的吸放氢量,容量保持率为93%。循环过程中吸放氢量有所降低的原因是样品没有完全氢化,适当提高吸氢温度即可使样品的吸放氢量恢复到原来的状态。