本文在全面综述国内外新型轻金属氮氢化物储氢材料研究进展的基础上，确定以Li-Mg-N-H二元轻金属氮氢化物储氢材料作为研究对象，采用XRD、SEM、TPD、FTIR以及气态吸放氢性能测试等多种分析测试方法，分别对LiNH₂-MgH₂（1：1）体系的储氢性能及反应机理进行了系统的研究，对Mg（NH₂）₂／2LiNH₂固相反应合成的Li₂MgN₂H₂性能及结构进行了表征，对Li₂MgN₂H₂高能机械球磨后的动力学性能变化进行了深入的研究分析，对Li₂MgN₂H₂材料加入联苯胺后性能的改善进行了详细研究，以期揭示Li-Mg-N-H二元轻金属氮氢化物储氢材料体系中的物质结构变化规律，及其与颗粒度、添加剂等其他因素之间的相互关系，从而开发出一种性能优良的新型储氢材料。对LiNH₂-MgH₂（1：1）体系球磨及加热过程中的放氢性能及结构研究表明，12h球磨LiNH₂与MgH₂间发生NH₂基团的交换，产生Mg（NH₂）₂和LiH；12-36h球磨过程中，Mg（NH₂）₂与MgH₂相互作用，生成MgYH的同时放出1摩尔的H原子。36h球磨后LiNH₂-MgH₂（1：1）样品加热放氢过程为两步反应，首先生成Li₂MgN₂H₂同时放出2个H原子，接着生成Mg₃N₂放出1个H原子。当混和体系球磨并加热至390℃放氢完全后，共计3摩尔H原子（6．1wt．％）放出，最终得到Mg₃N₂、Li₂MgN₂H₂及LiH。热力学分析表明，放氢过程为吸热反应，整体反应过程的热量变化为45．9 kJ／mol-H₂。在100 atm、210℃条件下，样品可以可逆吸放1个H原子，吸氢反应主要由Li₂MgN₂H₂引起，高压下吸氢的最终产物包括Mg₃N₂、LiH及Mg（NH₂）₂。由van’t Hoff方程计算得到可逆吸氢过程的焓变为39．1 kJ／mol-H₂。随后，我们通过300℃烧结1：2摩尔比的Mg（NH₂）₂及LiNH₂合成了Li₂MgN₂H₂，并对其吸放氢性能进行了研究。结果表明，在210℃条件下，合成的Li₂MgN₂H₂能够吸收5．0wt．％的氢，生成Mg（NH₂）₂及LiH，在随后放氢过程中5．0wt．％的氢气完全放出并生成正交晶型的Li₂MgN₂H₂。对手工研磨、3h和36h球磨后Li₂MgN₂H₂样品的性能研究表明，球磨明显改善了体系的吸氢性能，吸氢起始温度由180℃降低至80℃，同时球磨显著改善了体系的放氢动力学性能，160℃放氢半反应时间由手磨的210分钟减少至36h球磨时的50分钟，放氢过程活化能由手磨时的116．5 kJ／mol降低至36h球磨时的58．7 kJ／mol，活化能降低了将近50％。SEM观察发现36h球磨明显减小了样品的颗粒尺寸，从而显著提高了材料的动力学性能。采用Sharp法分析表明，Li₂MgN₂H₂放氢反应的速率控制步骤是扩散反应。在此基础上，我们在Li₂MgN₂H₂样品中添加了5wt．％联苯胺，进一步研究了其对Li₂MgN₂H₂放氢性能的影响。结果发现，联苯胺的加入并未明显改变体系的初始吸放氢温度，在150℃吸氢、260℃放氢条件下的可逆吸放氢量为4．2wt．％。SEM观察发现，联苯胺加入后分散于Li₂MgN₂H₂之中，有效地抑制了吸氢过程中的颗粒粘连及长大，使颗粒尺寸基本维持在400 nm以下。较小的颗粒尺寸缩短了扩散路径，改善了动力学性能，155℃恒温放氢过程半反应时间由567分钟减少到203分钟。通过Jander模型计算显示，添加联苯胺后样品吸氢后的放氢过程活化能较未添加有所降低。