由于全球能源的消耗殆尽，环境污染问题的日益加剧，人们逐渐意识到解决这些危机的重要性。光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要前景的绿色技术，成为解决危机的有效手段。而半导体光催化剂的效率成为制约其实用化的难题。因此我们的研究热点在于提高光催化效率，引入共催化剂就是有效的手段之一。而目前使用的共催化剂多为贵金属，由于价格昂贵，成本高，很难规模化使用。寻找一种高性能、价格便宜的共催化剂成为研究的关键。
MXene具有丰富的表面和电子特性，其表面有大量的亲水功能基团（-OH、-H等），这些基团使MXene材料与众多材料构筑起牢固的连接。此外，该材料有优良的金属导电性，能确保载流子的迁移，以上特性使其在光催化领域有巨大的应用潜力，因此正成为提高半导体光催化剂性能的有力竞争者。
国内外同类研究概况
目前，MXenes的制备方法主要有两种方法，一种传统方法是用高浓度HF等刻蚀MAX相中的A原子层，另一种是用电化学方法，该方法在MXenes应用于电化学领域时使用较多。
在制备时，为避免使用有毒有害的高浓度HF水溶液，人们积极的寻找更为安全的制备方法。Ghidiu等采用了更为廉价易得的LiF和HCl对Ti3AlC2进行刻蚀，这项工作开辟了一条更为安全、简便的MXene合成路径。该方法可以在刻蚀过程中同时实现阳离子插层，利于调控MXene的结构和性质。Halim等用氟化氢铵（NH4HF2）作为刻蚀剂，刻蚀Ti3AlC2薄膜，成功制备了Ti3C2Tx。通过对比二者的原子层SEM图，发现Ti3C2Tx-NH4HF2的层间距更均匀。相比于使用HF水溶液刻蚀Ti3AlC2，采用NH4HF2作为刻蚀剂，产物具有更好的热稳定性。但由于该法的刻蚀过程相对温和，可能会导致刻蚀不完全且MXene会含有一定量副产物以及大量未刻蚀的MAX相。
Urbankowsk等首次报道了采用熔融氟盐高温法对Ti4AlN3进行刻蚀，成功制备二维层状过渡金属氮化物Ti4N3。将Ti4AlN3与三种含氟易熔盐（KF、LiF及NaF）在550℃、Ar氛围下热处理30min。使用H2SO4去除杂质，随后经过清洗、离心得到Ti4N3Tx。最后，加入四丁基氢氧化铵（TBAOH）在超声条件下成功制备少层和单层Ti4N3薄片。该方法是在MXene制备方面的一项突破，但是该法仍存在缺点，即热处理过程中产生大量副产物，如K2NaAlF6、K3AlF6、AlF3等，因而需要增加额外的工作量来去除这些含氟杂质。此外，苛刻的反应条件也会影响MXene的应用。
MXene作为一种较为廉价的代替贵金属的助催化剂，目前已被广泛用于光催化研究。Cai等使用静电自组装技术首次合成了Ag3PO4/Ti3C2光催化剂。在可见光照射下，该催化剂对甲基橙、2,4-二硝基苯酚、盐酸四环素、甲砜霉素以及氯霉素都有明显的降解作用，且Ag3PO4/Ti3C2具有更优异的稳定性。Su等通过静电自组装法合成了2D/2D Ti3C2/g-C3N4，并将其用于可见光光催化产氢．最优的Ti3C2/g-C3N4(Ti3C2质量分数3%）光催化产氢速率可达72.3mu;mol·h-1·g-1，高于g-C3N410倍。该工作表明超薄MXene可作为光催化产氢中的高效助催化剂。
Ran等利用水热法合成一系列金属硫化物与MXene的复合物，如ZnS/Ti3C2、ZnxCd1-xS以及CdS/Ti3C2用于光催化产氢．其中，CdS/Ti3C2 NPs的产氢速率可以达到破纪录的14342mu;mol·h-1·g-1，表观量子效率高达40.1%(420nm)。
研究内容及计划
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