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硼氢化锂(LiBH4)具有很高的理论容量(18.5 wt.%),是一种极具潜力的储氢材料。然而,过于稳定的热力学性质、缓慢的动力学性能以及较差的循环性能限制了它的实际应用。采用氢化物反应失稳法(RHC)可以使LiBH4热力学失稳并提升其放氢性能,如LiBH4-MgH2和LiBH4-Al体系。本文研究了 4LiBH4-MgH2-Al复合体系的循环吸放氢行为及其反应机制,并讨论了催化掺杂与纳米化改性对复合体系吸放氢性能的影响。对4LiBH4-MgH2-Al单一复合体系以及添加了 NbF5催化改性的复合体系的研究表明:4LiBH4-MgH2-Al复合体系可以快速释放出9.0wt.%氢气,且放氢过程并不需要孕育期,优于2LiBH4-MgH2体系。特别是添加NbF5后,在实验中首次实现了4bar氢压条件下4LiBH4-MgH2-Al体系完全可逆放氢。微结构分析表明,单一 4LiBH4-MgH2-Al复合体系放氢过程中形成的Mg-Al合金会导致产生Li2B12H12相,并随后造成了复合体系的循环容量衰减。在添加NbF5后,复合体系表现出了不同的反应路径,大大抑制了 Mg与A1间的合金化反应,阻止了Li2B12H12副产物的出现,提升了体系的综合吸放氢性能。分析发现,循环中生成的铌化物可以促进MgAlB4与LiH完全吸氢形成LiBH4、MgH2和Al,实现了4LiBH4-MgH2-Al体系的完全可逆吸放氢循环。对采用4LiH-MgB2-AlB2逆向氢化制备4LiBH4-MgH2-Al复合体系的研究表明:虽然对于2LiH-MgB2逆向氢化制备2LiBH4-MgH2来说,逆向原位氢化是减小MgB2孕育期并提升动力学性能的有效手段,但逆向氢化制备方法对于4LiH-MgB2-AlB2体系并不理想。由于4LiH-MgB2-AlB2中的原子因原位氢化反应产生紧密结合,动力学性能的提升将会牺牲复合体系的吸放氢循环性能,Mg与A1元素的紧密结合造成了 B元素以非晶单质形式存在,导致了复合体系放氢容量的衰减。虽然添加NbF5可以部分提升复合体系的循环稳定性,但不能完全消除牺牲作用的影响,因此体系不能实现完全循环吸放氢。此外,本文研究了液相球磨(LBM)的纳米制备新方法,将石墨烯纳米负载与氢化物纳米制备同步进行。与液相负载(LL)方法相比,液相球磨制备的纳米颗粒分布更加均匀,且与载体结合更加紧密。在4LiBH4-MgH2-Al@GR的纳米复合体系研究中,样品表现出了不同的反应路径,LiBH4在较低温下的单独分解会释放出B2H6,造成B元素的损失,并导致体系容量降低。在添加NbF5的作用下,纳米复合体系容量在3次循环后保持稳定且无副反应发生,体系循环稳定性得到提升。本文研究内容将有助于深入了解4LiBH4-MgH2-Al复合体系的容量衰减机理以及催化掺杂与纳米化的改性作用,为此类新型储氢材料的后续应用研究提供理论和实验依据。