利用半导体光催化材料将可持续的太阳能转化为氢能,为化石燃料的消耗提供了另一种途径。然而,如何利用光催化分解水来实现制氢仍然是一个挑战。目前为止报道了很多具备分解水制氢的能力的半导体材料,但是它们大多数都存在固有的缺陷比如:二次污染,比表面积低、电荷迁移能力差、光生电子空穴对复合率高等,从而导致半导体材料制氢效率低。因此设计出新型高效的光催化产氢复合材料是非常具有挑战性的。研究表明在尺寸明确、能级带隙匹配的纳米材料间进行完美的界面复合（异质结构筑）是实现高效太阳能-氢能转换的最佳途径。氮化碳（g-C₃N₄）具有可见光吸收,禁带宽度适中,结构稳定等特点,但是其可见光利用率低,电荷传输能力差,限制了g-C₃N₄的光催化制氢能力。本文主要是首先制备出形貌良好的二维材料Ti₃C₂并通过不同方式与质子化后的g-C₃N₄复合,形成具有良好界面接触的Ti₃C₂/质子化g-C₃N₄复合材料。Ti₃C₂具有金属导电性在复合材料中可作为光生载流子传输的介质以提高电荷传输能力,助催化剂的加入增强了质子化g-C₃N₄材料的光催化产氢活性。因此我们研究的具体内容如下所示:（1）新型的二维材料Ti₃C₂具有良好的结构稳定性、可调的表面官能团和优异的导电性。因其优越的性能可成为光催化反应中的助催化剂用来加快光生载流子的传输提高催化活性。通过HF蚀刻、插层和超声剥离MAX材料（Ti₃AlC₂）去除Al元素制备出新型的二维MXene材料（Ti₃C₂）。通过SEM、TEM、AFM可以观测到MXene片的形貌与厚度。Zeta电位测试出表面电位为负,这为后期可构筑复合材料形成异质结提供了有效的证据。（2）用稀盐酸对石墨相g-C₃N₄进行质子化处理（PCN）改变表面电性使其带正电荷,通过静电自组装的方法与带有负电荷的Ti₃C₂材料构筑Ti₃C₂/PCN复合材料。结果表明,对氮化碳进行质子化不仅可以改变其表面电性还可以减小其禁带宽度提高可见光的利用率,通过电化学性质测试表明与纯氮化碳相比PCN的电荷转移能力明显提高并且其电荷转移阻力降低这都有利于提高光催化活性。从产氢评估看出,PCN产氢量与纯氮化碳相比较有所提升,当添加助催化剂Ti₃C₂材料时其复合材料的产氢量又得到了进一步的提高。（3）以超薄二维纳米材料Ti₃C₂为构筑平台,将质子化处理后的二聚氰胺（DCDA）与Ti₃C₂均匀混合,通过热聚合法原位构筑了Ti₃C₂/PDCN光催化复合材料。通过SEM,TEM和AFM分析结果显示复合材料具有良好的二维形貌和紧密的界面接触,对产氢评估分析看出原位构筑复合材料的产氢量要远大于静电自组装方法合成的纯氮化碳复合体系的产氢量,这是因为与静电自组装方法合成的复合材料相比原位构筑复合材料更有利于光生电荷的迁移与传输。通过对光催化材料的光电化学性能研究发现,Ti₃C₂材料在复合体系中起着良好的电荷传输作用,由于Ti₃C₂具有优异的金属导电性,可以使受激发半导体材料价带中的电子快速转移到导带中并在Ti₃C₂表面聚集发生还原制氢反应以降低电子空穴的复合率,从而提升了PDCN的光催化活性。