氢具有最简单的电子结构,理论工作预测在足够高的压力下固态氢可以转变为金属相,金属氢可能有着极高的能量密度和超导转变温度,因而金属氢的研究倍受瞩目。大量的实验证明了在300 GPa时固体氢仍然没有发生金属化,而最近实验报道在495 GPa观测到了金属氢的存在,但这一结果还有待进一步验证。如此高的压力在实验中是一个极大的挑战,降低固体氢的金属化压力点也成为了研究课题。N.W.Ashcroft在2004年首次提出化学预压的概念,即在富氢化合物中的非氢原子在晶格中对氢原子存在着挤压效果,因而可以有效地降低固体氢金属化压力点。因而本工作针对副族金属氢化物进行了高压下的合成及性质研究。此外,氢能源作为清结能源,也有其自身储存问题的限制,因而我们对富氢材料硼氢化钙进行了高压下的性质研究。本文对副族金属氢化物Ce-H,Y-H,Ru-H三体系进行了高压合成及性质研究,结合了原位高压同步辐射X射线衍射技术与第一性原理计算,在Ce-H体系中成功合成出了一系列铈氢化物;在Y-H体系中合成出了YH3;在Ru-H体系中成功合成出了Ru H,这一系列氢化物的合成及性质研究,为在氢化物中寻找金属氢以及高温超导体提供了重要的实验依据。另外选取了典型的富氢材料硼氢化钙,结合原位高压同步辐射X射线衍射与拉曼光谱技术,对其高压下的结构和性质进行了研究,具体获得了如下的创新成果:1.我们通过铈和氢气在压力的作用下直接化合,成功地合成了一系列铈氢化物。Ce H3-Fm-3m,Ce H3-Pm-3n,Ce H4-I4/mmm,Ce H9-x与Ce H9-P63/mmc是在不加热压缩路径中压力为3 GPa,33 GPa,62 GPa,80 GPa,103 GPa时依次成功合成,铈氢化物的化学配比将随着压力的增加而增加。β-UH3-Ce H3-Pm-3n是在激光加热路径中在33 GPa激光加热至1500 K成功合成。其中Ce H9-P63/mmc有奇特的H29笼状结构。Ce H9的最近邻氢原子距离是所有合成氢化物当中与理论计算金属氢的最近邻氢原子距离最为接近的氢化物。Ce H9的电子局域函数表明了Ce-H之间的离子键及H-H之间的弱共价键。Ce H9的电子能带结果确定了其金属性,态密度的计算确定了氢在费米面处显著的贡献。我们的实验为铈氢化物的合成提供了一条简便的路径,在Ce H9中,由非氢元素原子稳了类原子氢的亚晶格,为我们提供了一种低压路径合成金属氢。2.在35.2 GPa通过激光加热的方法成功合成了面心立方结构的YH3,并且该相稳定至70.3 GPa。初步探索了YH3高压下的合成条件及相稳定性,为之后合成具有高的超导转变温度的高配比钇氢化物做基础。3.通过单质Ru与H2在23.5 GPa时合成了理论预测的Ru H,激光加热也使得反应更为充分。在30 GPa和2000K的条件下并未合成出理论预测出的Ru H6结构,Ru H6的合成可能需要更为苛刻的实验条件。4.通过拉曼光谱和同步辐射XRD实验研究了Ca(BH4)2在高压下的物理行为,给出了高压新相的结构。XRD图谱和拉曼光谱均证实了α相的压致结构相变。高压新相与理论预测的C2/c结构一致。在XRD实验中,我们发现了较大的相变区间2.36 GPa至7.97 GPa,以及3.84%的体积塌缩。我们在拉曼光谱中3.59GPa时也同样发现了该相变。此外,另一个始初相γ相稳定至13.8 GPa,并且在13.8 GPa以上时出现非晶化。