随着社会工业化的快速发展,环境问题和能源枯竭成为人类社会发展过程中关注的重点。光催化技术能将太阳能转变为化学能,例如光解水制氢、降解有机污染物和光还原二氧化碳等,已成为改善现有环境和能源危机的有效措施。近年来,二维过渡金属碳化物（MXene）,由于其优异的表面化学性能、高导电性、优良的延展性和柔韧性,在能量储存和转换、环境吸附及光催化降解污染物等领域具有广泛的应用前景。然而,MXene本身缺乏反应活性位点且光电转化性能较低,大大限制了MXene在光催化领域的应用。本论文通过自组装策略,将多种金属纳米颗粒/金属硫化物/氧化物与MXene相复合,拟构建MXene基纳米复合催化剂;深入讨论复合材料的形貌结构、相结构、元素组成以及元素价态等物化特性对MXene基纳米复合催化剂光催化性能影响规律;探究了复合催化剂的光催化循环稳定性和光催化机理;解决了在构建MXene基纳米复合催化剂过程中金属颗粒易团聚、稳定性差、光电转化性能较低以及MXene易氧化和难分散等问题;实现了MXene基复合纳米材料在可见光下光催化降解有机污染物以及可见光下高效光催化产氢。研究工作主要包括以下四个部分:（1）基于MXene的自还原特性,通过原位自组装方法制备了一种新型的MXene@Pd NPs纳米复合材料。通过对其形貌和元素价态等分析,证明了MXene的自还原特性来源于本身材料中不同价态的钛。通过调控反应时间制备了不同形貌和尺寸的MXene@Pd NPs纳米复合材料,研究其光催化活性与稳定性。研究结果表明当自还原反应时间为20 min时,复合材料的光催化降解效率最高。此外MXene作为载体不仅可以为金属颗粒的生成提供大的比表面积且阻止金属颗粒还原过程中的聚集,提高了催化剂的降解性能和循环稳定性;同时MXene在催化反应过程中充当助催化剂,起到捕获并分离光生空穴的作用,使反应速率加快,进一步提高了光催化活性。（2）针对MXene纳米片在催化反应过程中聚集和氧化的问题,采用静电纺丝技术和自组装方法制备了PVA/PAA/MXene复合纳米纤维材料,进一步通过自还原反应最终获得Pd NPs负载的复合纤维膜PVA/PAA/MXene@Pd NPs,研究其可见光下的光催化活性及稳定性。研究结果表明通过DMSO插层处理,扩大了MXene片层之间的间距,改变了MXene表面环境,防止了MXene纳米片的氧化。通过静电纺丝技术使MXene薄片分散均匀,进而阻止了MXene纳米片在催化过程中聚集和氧化。此外,MXene纳米片为钯颗粒的负载提供了丰富的活性位点和充足的空间,有效改善了钯颗粒在还原过程中的聚集问题,进而展现出优异的光催化活性和光催化稳定性。（3）针对贵金属材料高成本和有限的存储等问题和三元异质结结构在光催化领域中表现独特的优势,以水热合成的Ti O2/MXene为模板,采用简单的溶剂热法原位自组装合成了三元异质结催化剂Cu2O/Ti O2/MXene,并对其光催化性能进行研究。研究结果表明,通过引入禁带宽度较小的Cu2O后,Cu2O/Ti O2/MXene的结构发生变化,形成一种p-n型的半导体,不仅可以使光生载流子的分离效率增强,还可以提高光生电子的寿命,进而增加了光催化活性。此外,使用其他半导体材料替代贵金属以及MXene作为衬底,不仅节约了成本,还提高了异质结的分散性,解决了催化剂稳定性差的问题,为催化反应提供更多的催化活性位点。（4）为了拓展MXene基复合材料在光催化领域的应用和基于MXene的自还原特性,通过原位自组装方法和溶剂热两步法合成了新型的三元异质结复合催化剂MXene@Au@Cd S,对其结构、光催化产氢性能及电荷传输机制进行研究。实验结果表明MXene@Au@Cd S展现了优异的光催化产氢性能和较高的光催化效率,其优异的光催化活性可以归因于MXene为Au和Cd S纳米粒子提供了更多的活性吸附位点和反应中心抑制了光生电子和空穴的复合,Au强表面等离子共振的协同效应扩大了Cd S的光学响应范围,增强了太阳光的利用率进而加快了光催化产氢速率。