氢能是解决化石能源枯竭与环境污染两大问题的理想选择,但安全和高效的储氢技术是目前氢能规模化应用的主要瓶颈。Mg(AlH4)2由于其较高的储氢容量,引起了人们的广泛关注,但其较高的吸放氢温度和较差的储氢可逆性,难以满足实用化的要求。加之Mg(AlH4)2的制备困难,目前尚未有商业化的试剂供应,严重制约了Mg(AlH4)2基高容量储氢材料的发展。针对这些问题,本文系统研究了Mg(AlH4)2的可控制备以及球磨处理、催化剂掺杂、反应物复合和纳米化对其结构和吸放氢性能的影响,并揭示了相关的作用机理。首先,发展了一种可控制备高纯度Mg(AlH4)2亚微米棒的方法,并系统研究了所制备样品的吸放氢热力学和动力学性能。所得Mg(AlH4)2亚微米棒的直径为0.5微米,纯度为96.1%。所得Mg(AlH4)2在加热时以三步放氢共放出9.0wt%的氢气。第一步放氢生成MgH2和Al,第二步放氢生成Al(Mg)固溶体和MgH2,第三步放氢生成Al3Mg2和Al(Mg)固溶体。由于第一步放氢为微放热反应,其无法在高氢压下实现可逆,仅后两步放氢可逆。动力学研究发现,所得Mg(AlH4)2的第一步放氢为扩散控制,具有较高的表观活化能,为123.0kJ mol-1,这是其起始放氢温度偏高的主要原因。其次,系统研究了球磨处理对Mg(AlH4)2储氢性能影响及其机理。结果发现,高能球磨能够明显降低Mg(AlH4)2的放氢温度。经球磨12小时后,Mg(AlH4)2的放氢温度降低了40℃。高能球磨从宏观到微观改变了Mg(AlH4)2的颗粒尺寸、晶粒尺寸、微应力和晶格畸变,随球磨时间的延长,减小了材料的颗粒尺寸和晶粒尺寸,增大了材料的微应力与晶格畸变。颗粒尺寸和晶粒尺寸的减小会缩短Mg(AlH4)2放氢反应中物质的扩散距离,微应力和晶格畸变的增加会增强Mg(AlH4)2放氢反应中物质的扩散性,它们的协同作用改善了Mg(AlH4)2放氢的动力学性能。此外,微应力和晶格畸变的增加还会升高Mg(AlH4)2的Gibbs自由能,从而改变了Mg(AlH4)2放氢的热力学性能。第三,研究了氟化钛掺杂对Mg(AlH4)2吸放氢性能的影响及其机理。研究发现,TiF3和TiF4掺杂都能够显著降低Mg(AlH4)2的放氢温度,其中TiF4的催化效果优于TiF3。2.5mol%的TiF4掺杂Mg(AlH4)2在40℃就开始放氢,82℃等温放氢时在100分钟内就可以放出4.0wt%的氢气,其原因是TiF4与Mg(AlH4)2在球磨过程中会发生反应,原位生成了催化活性物质Ti,并增加了Mg(AlH4)2的缺陷,从而改变了Mg(AlH4)2第一步放氢产物的形核长大模式,因此降低了Mg(AlH4)2第一步放氢的动力学势垒。但TiF4掺杂并不能改善Mg(AlH4)2的可逆性,2.5mol%的TiF4掺杂样品仍然只具有部分可逆性。第四,研究了Mg(AlH4)2/LiBH4复合体系的吸放氢性能及其机理。对不同摩尔比的Mg(AlH4)2-xLiBH4样品(x＝2、4、6)的研究表明,随LiBH4含量的增力口,LiBH4样品第二步MgH2和Al的放氢温度降低,第三步Al3Mg2、 Al(Mg)和LiBH4的放氢温度升高。其中,MgH2和Al放氢温度降低的原因是：LiBH4对MgH2和AL的放氢有催化作用,而其含量的增加导致MgH2和Al的放氢动力学势垒降低；而Al3Mg2.Al(Mg)与LiBH4放氢温度的升高的原因是：LiBH4的增加改变了其反应路径,升高了反应焓变。此外,考察了Mg(AlH4)2制备过程中副产物NaCl或LiCl对Mg(AlH4)2-6LiBH4体系的影响。结果发现,NaCl会与LiBH4反应生成NaBH4和LiCl,改变了体系的化学组成；LiCl中的Cl-离子促进了Mg(AlH4)2-6LiBH4体系第二步MgH2与Al的放氢,同时LiCl阻碍了Mg(AlH4)2-6LiBH4体系第三步Al3Mg2、Al(Mg)和LiBH4的接触,从而抑制了其放氢。最后,发展了一种机械力驱动物理气相沉积(MFPVD)制备Mg(AlH4)2纳米棒的方法,揭示了纳米棒形成机理,并系统研究了相关材料的吸放氢性能。研究指出,高能球磨产生的机械力将具有一维链状结构的[Mg(AlH4)2(Et2O)]n配位聚合物气化后,其会在基底上一维自组装形成[Mg(AlH4)2(Et2O)]n纳米棒,然后热处理除去配体Et20,得到了Mg(AlH4)2纳米棒。所得Mg(AlH4)2纳米棒的直径为20-40纳米,具有较Mg(AlH4)2微米棒更优的储氢性能,尤其是所得Mg(AlH4)2纳米棒在吸放氢过程中都能保持纳米棒状形貌,表现出良好的循环稳定性。此外,通过相似的过程也成功制备了宽度为10-40纳米的LiBH4纳米带,说明了MFPVD方法具有一定的普适性,可以推广至其他具有特定形貌有机配位聚合物的配位氢化物。