随着社会经济的快速发展,人类所依赖的传统化石能源日渐枯竭,环境污染问题也愈发严重。半导体光催化技术能将太阳能转换为清洁的氢能,有望同时解决能源短缺和环境污染两大问题,满足未来社会可持续发展的需求。硫化镉（Cd S）是一种典型的可见光产氢催化剂,多年来被广泛研究。但是,光生电子-空穴易复合、光腐蚀等问题限制了Cd S的产氢性能和实际应用。近年新兴的二维Ti3C2 MXene材料因其优异的导电性和高功函,受到了光催化领域学者的热切关注。本论文在前人工作基础上,利用Ti3C2作为Cd S的助催化剂,考察其形貌结构、表面性质等因素对Cd S光催化产氢性能的影响。具体研究内容如下:第一,采用湿化学法,以钛碳化铝（Ti3AlC2）为原料,HF为酸蚀剂,制备出多层Ti3C2,再通过溶剂热法制得多层Ti3C2-Cd S二元复合物。研究结果表明,当Ti3C2质量分数为Cd S的1%时,复合物光催化产氢速率达到125.2μmol·g-1·h-1,是纯Cd S的1.2倍,这是因为,多层Ti3C2既提高了Cd S的光吸收能力,又提升了其光生电子和空穴的分离效率,从而小幅度增强了Cd S的光催化产氢活性。为了实现进一步的活性增强,改用Li F-HCl混合酸溶液对Ti3AlC2进行刻蚀,得到单层Ti3C2,并通过溶剂热法制备出单层Ti3C2-Cd S二元复合物。由于单层Ti3C2能够暴露更多活性位点,因此在相同条件下,单层Ti3C2-Cd S的催化活性比多层Ti3C2-Cd S提高了1.5倍,这说明单层Ti3C2更适合作为Cd S的产氢助催化剂。第二,在采用湿化学法制备单层Ti3C2的过程中,其表面部分Ti原子也会被刻蚀掉,形成具有强还原性的Ti空位。在上个工作的基础上,本工作利用单层Ti3C2表面的Ti空位将氯金酸原位还原成Au纳米颗粒,再通过溶剂热法得到Cd S@Au/Ti3C2三元复合物。当Ti3C2和Au的质量分数仅为Cd S的1%和0.05%时,三元催化剂的产氢速率达到5371μmol·g-1·h-1,是纯Cd S的26.6倍,并显著大于二元Ti3C2-Cd S和Au-Cd S复合物。这得益于三元复合界面上所形成的双肖特基结,使得更多光生电子能够快速定向转移,参与产氢反应。本工作利用MXene和极少量贵金属作双助催化剂,有效提升了Cd S的可见光产氢效率,为开发高效、价廉、环保的光催化产氢材料提供了实验依据和理论指导,对推动绿色可持续太阳能转化技术而言具有一定研究意义。