近年来,由于环境污染和能源短缺问题日益严重,环境友好型清洁能源的开发及应用引起了科学家们越来越多的关注。然而,伴随着人类活动范围的增大和开发资源的扩大,能源短缺、环境污染温室效应等现象日益突出。因此开发一种环境友好型的清洁能源是目前急需解决的问题。热电材料是一种绿色能源转换材料,可以直接实现热能和电能之间的相互转换,在解决能源危机和环境污染方面有广阔的应用前景。二维（2D）纳米材料由于其独特的电子结构,在电导率和Seebeck系数方面都显示出卓越的潜能,在近几年备受研究者的青睐。因此,2D热电材料具有非常重要的潜在研究价值。MXene首次被美国德雷塞尔（Drexel）大学尤里·高果奇教授（Professor Yury Gogotsi）课题组合成。相比于体材料的MAX材料,Ti₃C₂T_x纳米片结构具有增强的各向异性,在电子、光学、热学和机械性能方面具有很多提高的性能,特别是电导率最高可达到金属的水平。然而,相对于目前研究比较热门的无机热电材料来说,Ti₃C₂T_x的Seebeck系数较低,不利于实际应用。科研工作者在对Ti₃C₂T_x半导体性质研究方面做了很多努力,发现其表面的含有大量-F,-OH和-O官能团,可以影响材料的带隙宽度。F和OH基团也影响原始MXene系统的电子结构,因为每个F和OH基团只能从表面获得一个电子。当-F和-OH官能团吸附在MXene的表面上时,每个F和OH基团从MXene获得一个电子,并且费米能量向下移动,但是在-F和-OH官能化之后MXene仍然具有较弱的半导体性质。当-O基团吸附在MXene表面上时,每个O原子从MXene接收两个电子,导致费米能量向下移动到分隔Ti-d和Cp带的间隙的中心,所以MXene在-O功能化之后半导体性质增强。因此,通过官能团的调控优化热电性能是极具潜能的一种方式,理论计算发现其具有1左右的理论ZT值。另一方面,复合材料也是提高热电性能的另一途径。将MXene与Seebeck系数较大的材料进行复合,可以结合两种材料的优势,得到高性能的热电材料。因此,探究适当的方法调控Ti₃C₂T_x表面的官能团和选取合适的材料通过优化复合方法提高热电性能显得尤为重要。本文采用LiF/HCl刻蚀方法制备得到单层或少层的Ti₃C₂T_x纳米片,通过对表面官能团的调控并分别与SWCNTs利用不同方式进行复合,系统测试和探究它们的热电性能。1.通过LiF/HCl刻蚀的方法制备单层或者少层的MXene（Ti₃C₂）纳米片并采用加入碱溶液进行水热反应的方法调控MXene（Ti₃C₂）表面的官能团提高材料的半导体性质提高Seebeck系数,最后采用真空抽滤的方法制备得到MXene（Ti₃C₂）薄膜,详细研究其热电性能。研究发现,刻蚀后的MXene（Ti₃C₂）可以形成很好的墨绿色水溶液,最后得到的薄膜可以得到大约2000 S/cm的高电导率。虽然近金属性质的MXene（Ti₃C₂）具有高的电导率,但是Seebeck系数仅有-5.5μV/K。进一步通过加入不同碱性的溶液进行不同温度的水热反应对其表面官能团进行调控。最终通过探究碱性环境和反应温度对其表面官能团的影响,得到KOH处理后的a-Ti₃C₂复合薄膜。A-Ti₃C₂的依旧维持1652 S/cm的电导率,并且Seebeck系数明显提高达到16.5μV/K,功率因子高达44.98μW m^-1 K^-2,是Ti₃C₂薄膜的7倍之多。2.通过LiF/HCl刻蚀的方法制备单层或者少层的MXene（Ti₃C₂）纳米片,通过加入KOH进行水热反应的方法,一方面实现复合材料表面官能团的调控;另一方面实现复合材料的p-n型的转化提高热电性能,然后通过真空抽滤方法制备得到MXene/SWCNTs（M/S）复合薄膜,最后通过改变两种材料的不同比例优化复合材料的热电性能。结果表明,水热反应处理制备的复合薄膜（Hy-M/S）极大地提高了材料的热电性能,在SWCNTs含量为50%时,功率因子高达56.89μW m^-1 K^-2,与直接复合的M/S复合薄膜相比提高了8倍多。碳管的引入一方面减少了MXenes纳米片的堆叠有利于维持复合薄膜高的电导率,另一方面,后处理实现对复合薄膜的电子注入,有利于Seebeck系数的提高,最终实现热电性能得到优化。3.通过LiF/HCl刻蚀的方法制备单层或者少层的MXene（Ti₃C₂）纳米片,分别通过直接混合抽滤和分层抽滤的方法制备MXene/SWCNTs（M/S）复合薄膜和三明治结构的SWCNTs-MXene-SWCNTs（S-M-S）、MXene-SWCNTs-MXene（M-S-M）复合薄膜,并系统研究了不同复合方法的热电性能。结果表明,不同的复合方式对材料的热电性能有极大的影响,M/S复合薄膜由于两种分散液进行直接混合,复合界面呈现杂乱无序性,无法形成良好的导电网络。三明治结构的S-M-S复合薄膜较M/S复合薄膜热电性能有了明显改善,MXene处于中间,依旧保持高度有序的层状结构;但是处于两侧的SWCNTs在经过后处理之后会变得较为杂乱无序。无序的SWCNTs与较为有序的MXene界面在接触过程中会有较大的接触电阻产生,电导率依旧维持在较低的水平。三明治结构的M-S-M复合薄膜,不仅维持了MXene材料的高电导率,并且获得较大的Seebeck系数。MXene经过抽滤在薄膜的两侧较为有序的堆叠;SWCNTs由于处于中间层,两侧被MXene固定,在后处理过程中不会影响其最初的有序性。两个较为有序的界面在相互接触过程中,会形成较小的接触电阻,维持材料的高电导率。并且界面处会产生能量过滤效应,最终复合材料可以获得跟SWCNTs近似的Seebeck系数,功率因子高达77.62μW m^-1 K^-2。