近十年来,二维层状材料如石墨烯、六边形氮化硼（h-BN）、过渡金属二硫属化合物（TMDs）、氧化物（TMOs）、层状双氢氧化物（LDHs）等在电化学储能、气体传感、场效应晶体管等应用中表现出优异的性能,吸引了广泛的关注。二维过渡金属碳化物（MXene）是一种新兴的类石墨烯层状材料,具有高比表面积、高导电率及良好的亲水性、柔韧性和化学稳定性等特点,使其在污水处理、储能、催化、传感及生物医药等领域具有潜在的应用价值,成为目前科学研究领域中的一个热点。本论文为克服传统半导体金属氧化物光催化剂（如二氧化钛等）存在的催化效率低、太阳光利用率低等缺点,以碳化钛为原料,运用温和的液相路线合成了一系列MXene基复合光催化剂,成功地将光吸收范围拓展到可见光区域且有效抑制了光生电子和空穴的复合,提高了光催化效率,并进一步探究光催化降解机理。论文的主要内容如下:1.碳化钛基复合催化剂MXene/TiO_2-x的合成及其光催化性能研究。以体相Ti₃AlC₂材料为前驱体,氢氟酸为刻蚀剂,室温刻蚀48 h后获得具有二维片状结构的MXene Ti₃C₂材料。再以适量的过氧化氢（H₂O₂）室温处理所得的Ti₃C₂材料15分钟,成功制备出含有2 nm TiO_2-x纳米点的多孔MXene/TiO_2-x复合材料。光催化降解实验显示:所得MXene/TiO_2-x复合材料具有优异的光催化降解RhB的能力。在极低的催化剂量下（[Ti]=150 ppm）,模拟太阳光照射10 min后,RhB的降解效率可达96.10%,且所得MXene/TiO_2-x复合材料催化剂还具有良好的循环稳定性,循环10次后,其催化降解效率没有明显降低。进一步调查发现,光催化-类Fenton协同效应导致了所得催化剂催化性能的提升,其中Ti³⁺离子的生成扮演着重要的作用。2.碳化钛基复合催化剂TiO₂/MXene的溶剂热合成及其光催化性能研究。以Ti₃C₂和钛酸四丁酯（TBOT）为原料,加入适量的乙酸,通过溶剂热法成功制备了TiO₂/MXene复合材料。光催化降解实验显示:所得TiO₂/MXene复合材料具有优异的光催化降解RhB的能力。在10 mg催化剂量下,模拟太阳光照射60 min后,RhB的催化降解效率为42.24%,加入200μl H₂O₂后,RhB的降解效率可达95.32%,约为光催化降解效率的2倍;且所得TiO₂/MXene复合材料催化剂具有良好的循环稳定性,循环5次后,其催化降解效率仅降低10.70%。进一步研究表明,光催化-类Fenton协同效应导致了所得催化剂催化性能的提升,其中,产生的活性氧物种（ROS）至关重要。3.碳化钛基复合催化剂Fe₃O₄/MXene的水热合成及其光催化性能研究。以Ti₃C₂和FeCl₂·4H₂O为原料,180?C下水热反应12 h,成功制备了Fe₃O₄/MXene复合纳米催化剂。光催化降解实验显示:所得Fe₃O₄/MXene复合材料具有优异的光催化降解RhB的能力。在10 mg催化剂量下,模拟太阳光照射60 min后,RhB的催化降解效率为50.94%,反应速率常数为0.0070 min^-1,加入200μl H₂O₂后,RhB的降解效率可达96.07%,反应速率常数为0.0443 min^-1,约为光催化反应速率常数的6倍,且所得Fe₃O₄/MXene复合材料催化剂具有良好的循环稳定性,循环5次后,其催化降解效率仅降低9.92%。进一步调查发现,Ti₃C₂和Fe₃O₄可同时作为光催化剂和类芬顿反应试剂,光催化-类Fenton协同效应促进有机污染物催化降解。