氢气是一种绿色环保的清洁能源,其开发和利用对缓解能源危机和改善环境污染有重要意义。水是地球上最丰富的氢资源,分解水制氢一直是科学研究的重点与热点。目前分解水制氢的方法主要有电解水产氢和太阳能分解水产氢等。电解水制氢能耗大、效率低、生产单位质量的氢气成本较高。太阳能制氢存在反应效率低、能量密度小、技术不够成熟等缺点,制约了其实际应用。因此,开发高效、快速、低成本分解水制氢的新方法极为重要。前期的研究发现地球上含量丰富的金属元素（如铁、锰、锌,铝等）能在水热条件下高效、快速分解水产氢气原位还原二氧化碳。然而这些研究都是以还原二氧化碳为目的进行的,更重要的是,以前的研究只能用活性较高的金属（如铁、锰、锌,铝）分解水产氢,而这些金属的氧化物难以再还原为单质金属,不能实现金属再生利用。为此,本论文开展了利用活性较低金属Ni,Co分解水产氢的可行性与有效性研究,以及探讨与研究了用生物质再还原其金属氧化物,实现金属循环再生的可行性。同时,还分析、研究了其反应机理。主要研究包括如下。首先,研究了Ni作为还原剂分解水产氢的可行性及反应特性,以及金属铜的添加对反应金属Ni分解水产氢的促进作用。同时,还研究了氯化钠等无机盐的添加对产氢的影响。结果表明,Ni单独与水反应,基本不分解水产氢,但当Ni-水体系中加入Cu时,尤其是在加入无机盐NaCl时,Ni明显能分解水产氢,而且Ni被氧化成了NiO。在9 mmol Ni,9 mmol Cu,0.4 mol/L NaCl,反应温度为300 ^oC,反应时间为3 h,水填充率为30%的条件下,目标产物氢气的最高产率为26.7%（氢气产率为生成氢气的物质的量与所添加反应金属物质的量之比）。接下来研究了比Ni较活泼的Co作为还原剂分解水产氢的可行性,以及协同金属铜、镍的添加及碱和氯化钠等无机盐的添加对反应金属Co分解水产氢的影响。结果表明,Co单独与水反应,基本不分解水产氢,但向Co-水体系中加入Ni或Cu时,特别是在加入无机盐NaCl时,Co能显著分解水产氢,而且Co被氧化生成CoO。当添加12 mmol Co,12 mmol Ni,0.5 mol/L NaCl,水填充率为40%时,在300^oC反应3 h,氢气的最高产率为74.3%。随后,通过替换协同金属和添加物,研究了协同金属和添加物的作用。结果表明:协同金属Ni可在其表面提供活性位点,生成反应中间体NiH_ads,有利于氢气生成;同时,低氧化还原电位的协同金属对提升氢气产率有促进作用。另外,在添加氯化钠或氯化钾的情况下,Cl^-可取代溶剂中的OH^-与Co形成CoCl₂,从而阻止金属氢氧化物在金属表面形成钝化层抑制氢气生成。接下来研究了以葡萄糖为还原剂,在碱性水热条件下还原CoO为Co,从而实现Co的再生。结果表明温度及碱浓度的提高有利于葡萄糖还原CoO。优化各个反应条件得:12.6 mmol CoO,4 mol/L葡萄糖,6mol/L NaOH,30%水填充率,反应温度300 ^oC,反应8 h时,可将CoO完全还原为Co。随后,通过缩短反应时间,观察中间产物的变化,研究了葡萄糖还原CoO的反应路径和机理。并利用还原CoO所得的Co进行水热分解水产氢实验得到氢气产率为73%,同直接利用商品Co的结果相当（74.3%）,验证了产氢金属循环利用的可行性。本研究首次提出一种复合金属协同水热分解水制氢的方法,将含有作为还原剂的反应金属、协同金属、无机盐和水的混合液进行水热反应,得到氢气和反应金属氧化物,实现了活性较低的Ni与Co也能在温和水热条件下分解水产氢的突破。在这个反应中,另一种活性更低的金属作为协同金属的作用是关键的。同时,本论文还对利用自然界中最为丰富的碳水化合物生物质（葡萄糖）完成金属再生进行研究。