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开发安全、经济和高效的储氢技术是氢能大规模应用的关键。近年来,Li-B-N-H新型储氢材料因其高的储氢容量而备受世人关注,但较高的放氢温度和极差的吸氢可逆性严重阻碍了其实用化进程。为了降低Li-B-N-H体系的放氢温度,改善其可逆吸氢性能,本文系统研究了CoO、Co3O4、Co(OH)2和MOF-74-Co添加对LiBH4-2LiNH2体系的结构和储氢性能的影响,并揭示了其作用机理。研究了球磨后LiBH4-2LiNH2-xCoO(x=0、0.0006、0.005、0.01、0.03、0.05、0.10、0.20)样品的储氢性能及其机理。研究发现,添加0.05mol CoO的样品具有最佳的储氢性能,在200℃的等温条件下,10min内放出9.1wt%的氢气,而相同条件下,原始的LiBH4-2LiNH2体系几乎不放氢。热力学和动力学结果表明,添加0.05mol CoO的样品改变了放氢热力学性能,降低了放氢反应的活化能。进一步XAFS分析结果表明,CoO在最初的放氢阶段被还原成了金属Co单质,新生成的Co是真正的催化活性物质。Co的存在有利于B-N键在其表面生成。吸氢测试发现,添加了CoO的LiBH4-2LiNH2样品在350℃放氢之后产物在350℃、110bar条件下的可逆吸氢量达1.1wt%。系统研究了球磨后LiBH4-2LiNH2-x/3Co3O4(x=0、0.01、0.03、0.05、0.08、0.10)样品的结构特征、储氢性能及其机理。结果显示,添加Co3O4的LiBH4-2LiNH2体系的放氢温度得到明显降低,动力学性能得到显著改善,在200℃条件下保温60min就可以放出8.2wt%的氢气。添加Co3O4的LiBH4-2LiNH2体系经历四步放氢步骤,其中第一步和第三步反应为吸热反应,在热力学方面为体系的可逆吸氢性能提供了必要的条件。在动力学方面,添加Co3O4样品的四步反应所需表观活化能均比原始LiBH4-2LiNH2样品的低。进一步XRD和FTIR测试结果表明,在加热过程中,Co3O4发生了一系列的变化。球磨后的样品中以Co3O4形式存在,而放氢过程中先后转变成Li1.47Co3O4、Li2.57Co0.43N、 C03B7O13NO3,当样品完全放氢后,Co3O4则转变成了单质Co。这些中间产物以及Co的生成,导致LiBH4-2LiNH2体系的放氢反应路径发生变化,热力学与动力学性能得到提高,从而促进体系储氢性能的改善。吸氢测试表明,添加Co3O4的LiBH4-2LiNH2体系显示出部分可逆性,其放氢产物可以在220℃、110bar氢压下吸收1.7wt%的氢气。深入研究了球磨后LiBH4-2LiNH2-xCo(OH)2(x=0、0.0004、0.01、0.03、0.05、0.08、0.10、0.20、1.00)样品的储氢性能及其机理。研究可知,Co(OH)2与LiBH4、LiNH2在球磨过程中发生了化学反应,释放出氢气,改变了LiBH4-2LiNH2体系放氢路径。添加Co(OH)2明显改善了LiBH4-2LiNH2体系的动力学性能,在200℃下、20min内就释放出9.1wt%的氢气。动力学结果显示,添加0.05mol Co(OH)2样品的放氢活化能较LiBH4-2LiNH2样品降低了25%。XRD分析表明,放氢结束后Co(OH)2转变成了Co,新生成的Co起到了真正的催化效果,EDS测试可知,原位生成的Co均匀分布在体系中,有利于产物Li3BN2在Co表面成键、形核与长大。进一步吸氢测试显示,添加Co(OH)2的LiBH4-2LiNH2体系放氢后的产物在350℃、110bar氢压下能可逆吸收1.3wt%的氢气。研究了MOF(MOF-74-Co)添加对LiBH4-2LiNH2体系储氢性能的影响。结果发现,添加5wt%MOF-74-Co的LiBH4-2LiNH2样品具有最佳的储氢性能,在200℃下、50min内释放出9.0wt%的氢气,占总放氢量(10.4wt%)的87%。动力学结果表明,添加5wt%MOF-74-Co的样品,放氢反应的活化能降低了26%。XRD和EDS分析显示,MOF-74-Co在200℃被还原成了单质Co,并均匀地弥散在整个体系中。SEM观察发现,放氢产物呈孔状结构,这利于氢气的交换与扩散运输。吸氢测试发现,添加了MOF-74-Co的LiBH4-2LiNH2样品在220℃放氢之后,产物在220℃、110bar条件下可逆吸氢量达1.7wt%。