铁氧化物作为储氢材料,其储氢原理是利用氧化还原反应进行储氢,思路如下:储氢:Fe₃O₄+4H₂→3Fe+4H₂O（或初始状态为:Fe₂O₃+3H₂→2Fe+3H₂O）放氢:3Fe+4H₂O→Fe₃O₄+4H₂与传统储氢方法相比,该储氢方法简单、安全、环境友好、成本低、储氢过程可逆。理论储氢总量达到4.8wt.%,接近IEA储氢标准（～5wt.%或50kg H₂/m³）。本文通过水热法制备了颗粒状、片状和管状三种不同纳米形貌的三氧化二铁基体材料,并以Mo及其他金属作催化剂对其进行催化改性和储氢性能研究。同时也研究了升温速率、不同改性方法和不同催化剂对储氢性能的影响。此外,还研究了铁氧化物还原氧化过程、Mo催化机理以及氧化过程的动力学问题。研究结果表明:1.升温速率对样品的储-放氢性能具有较大的影响。从储-放氢总量、循环稳定性和样品的烧结情况考虑,4℃/min的升温速率是较理想的。2.以不同含量的Mo对三类不同纳米形貌样品进行水热法改性后的储-放氢性能的研究表明,8%（mol）的Mo改性的片状氧化铁储氢效果最好。在300℃时,四次循环平均放氢量为666.8μmol·min^-1g-Fe^-1,平均放氢温度为275.7℃。3.与水热法改性后的样品相比,浸渍法改性的纳米Fe₂O₃的储氢性能不理想,各项储氢性能参数均劣于水热法的改性。因此,该方法不适合改性纳米Fe₂O₃。4.在低温放氢方面,以Al作催化剂使用水热法改性的片状结构的Fe₂O₃的储-放氢效果有一定的改善,改性后的样品平均放氢温度仅为208℃;当温度为219℃,平均放氢量达到318μmol·min^-1g-Fe^-1。5.采用TPR、TPO及XRD分析表征手段对铁氧化物储-放氢过程研究发现:Fe₂O₃的还原反应历程为3Fe₂O₃→2Fe₃O₄→6Fe;而Fe₃O₄的还原途径是Fe₃O₄→3FeO→3Fe。还原铁的氧化过程的历程为:3Fe→3FeO→Fe₃O₄。此外,还发现,在氧化还原过程中,Mo通过自身的化合价改变在储-放氢过程中起到催化作用。6.采用两种动力学反应模型对铁氧化物放氢过程（氧化反应过程）的研究表明:样品Fe₂O₃-none和Fe₂O₃-8%Mo（mol）活化能分别是55.53～65.30kJ·mol^-1和36.17～45.19kJ·mol^-1。在传统动力学模型中,样品的氧化反应是反应级数为1.5的气-固相非催化反应,而在Jander动力学模型中,是气相渗透产物的三维扩散反应。