本文在综述了R-Mg-Ni（R表示稀土元素）储氢化合物的最新研究进展的基础上,以原子半径逐渐减小的稀土元素Nd（182 pm）、Gd（180 pm）和Er（176 pm）对Ca-Mg-Ni化合物中的Ca（197 pm）元素进行部分取代,并通过X射线衍射和Rietveld全谱拟合、选区电子衍射、气态P-C-T储氢测试以及电化学性能测试等表征和分析方法,系统研究了稀土元素的取代对AB₂、AB₃和A₂B₇型Ca-Mg-Ni化合物的相结构、气态储氢性能以及电化学性能的影响。主要研究内容与结果如下:（1）稀土元素对Ca进行取代后,CaMgNi₄由C15型结构（空间群:Fd-3m）转变为R_0.5Ca_0.5MgNi₄的C15b型结构（空间群:F-43m）。元素取代后晶格中原子的占位更加有序,使得Nd_0.5Ca_0.5MgNi₄（a=7.0591（?））有着比CaMgNi₄（a=7.0173（?））更大的晶格常数。CaMgNi₄的吸氢量可达1.33 wt.%,R_0.5Ca_0.5MgNi₄的吸氢量有所降低但吸放氢平台显著升高而且更加平坦。R_0.5Ca_0.5MgNi₄的氢化焓从Nd_0.5Ca_0.5MgNi₄到Er_0.5Ca_0.5MgNi₄随着晶胞体积的减小而由-46.3变化至-26.8 kJ/mol H₂。此外,由于R_0.5Ca_0.5MgNi₄合金电极具有更好的耐腐蚀性能以及更快的氢扩散速率,因而比CaMgNi₄表现出更好的循环稳定性和高倍率放电性能。（2）Ca₂MgNi₉和RCaMgNi₉均为PuNi₃型单相结构。Ca₂MgNi₉的储氢能力可达1.73wt.%,但氢化物太稳定,不能完全释放氢。与Ca₂MgNi₉相比,RCaMgNi₉化合物的吸放氢热力学有了显著的改善。随着晶胞体积从NdCaMgNi₉的510.7（?）³减小到ErCaMgNi₉的498.1（?）³,RCaMgNi₉的吸氢焓变从-30.4变化至-19.5 kJ/mol H₂,表现出良好的应用前景。此外,RCaMgNi₉合金电极比Ca₂MgNi₉具有更好的循环稳定性和更加优异的高倍率放电性能,特别是在Nd取代的情况下。Ca₂MgNi₉循环稳定性差的主要原因是充放电过程中严重的相分解。（3）A₂B₇结构的合金均由菱方结构的3R相和六方结构的2H相组成,3R相的比例随着取代原子半径的减小而增加。A₂B₇型合金的储氢量进一步提高但吸放氢平台更加倾斜。在电化学性能方面,A₂B₇型合金在碱性溶液中的耐腐蚀性增强,但相分解的趋势有所增加。（4）相比之下,对于每一种结构的合金,Ca-Mg-Ni合金都有着最大的储氢容量,Nd、Gd和Er取代的合金储氢量依次减少;合金的吸氢平台压与平均亚单元体积满足一个线性关系,且线性斜率随着[AB₅]单元的增加而减小。所有合金的氢化焓与平均亚单元体积都基本满足一个线性关系,即吸氢焓变的绝对值随着亚单元体积的减小而降低,氢化物朝着不稳定的方向变化,更加有利于吸放氢过程的进行。总体而言,稀土元素的取代使Ca-Mg-Ni合金的原子占位更加有序而表现出优异的气态储氢性能和电化学性能,Nd元素的取代对Ca-Mg-Ni化合物具有最好的改善效果,特别是在充放电循环和高倍率放电性能方面。