MXene作为一种新型的二维纳米材料,具有良好的物理化学性质和广泛的应用前景。MXene表面存在的大量官能团使得其易于被化学修饰,进而应用于酶固定化等领域。此外,MXene优异的导电性和柔韧性也使其在锂、钠离子电池等储能方面应用前景广泛。本论文首先通过LiF/HCl刻蚀Ti₃Al C₂得到MXene（Ti₃C₂T_x）纳米片,然后利用Ti₃C₂T_x纳米片表面羟基官能团的硅烷化反应,实现了Ti₃C₂T_x的氨基化改性,并将脂肪酶分子共价固定在Ti₃C₂T_x的纳米片表面。此外,结合Ti₃C₂T_x优异的光热性能,以催化对硝基苯棕榈酸酯为模板反应系统研究其固载酶的催化性能。研究发现,Ti₃C₂T_x纳米片优异的光热性质有利于提高固定化酶的催化活性,而固定化酶的热稳定性亦明显优于自由酶。在预热180分钟后,固定化酶可保留其原始活性的约74%,而自由酶的残留活性仅为39%。同时,固定化酶对p H值和温度的敏感性也优于自由酶。研究还发现,固定化酶具有优异的复用性能,在近红外光照射条件下连续五次复用后,其活性仍能保持初始活性的55%左右。本论文的另外一个研究工作是先通过HF刻蚀Ti₃Al C₂、TMAOH插层处理的方法得到MXene（d-Ti₃C₂T_x）纳米片,然后建立了Ti₃C₂T_x/Co S_x复合材料的水热制备法,并系统研究了其在钠离子电池中的应用潜能。研究发现,单纯的Co S_x纳米颗粒容易团聚,而d-Ti₃C₂T_x纳米片的引入可以有效改善这一团聚现象,使得Co S_x纳米颗粒能够均匀的生长在MXene纳米片的表面。对比实验发现,单纯的Co S_x电极在1000 m A g^–1的电流密度下循环150圈后,其放电比容量仅剩34.7 m Ah g^–1,而d-Ti₃C₂T_x/Co S_x-0.045复合材料电极在循环200圈后,其放电比容量仍高达479.2 m Ah g^–1。此外,该复合材料还表现出优异的倍率性能。作者认为,该复合材料钠离子电池性能得以显著提升的原因主要归结于以下两个方面:一是d-Ti₃C₂T_x纳米片有效地缓冲了充放电过程中Co S_x的巨大体积膨胀;另一方面是d-Ti₃C₂T_x纳米片的引入有效增强了电极的导电性。