1. 研究目的与意义（文献综述）

随着化石燃料的枯竭和对环境的日益关注，人们开始将重点放在寻找可持续的替代品上。 在各种燃料中，氢被认为是最好的候选者，能量以元素氢的形式储存并利用燃料电池， 其较高的能量密度和环境友好性。 与石油相比，使其成为潜在的下一代能源载体，可用于交通运输和便携式电子设备领域。但制氢技术一直是限制着氢能源大量使用，能够开发出一种高效，廉价，安全的制氢技术一直是科学研究的前沿，使用太阳能从水中产生氢（h2）被认为是解决全球能源问题的有前途的策略。 特别是，利用半导体的光催化作用来催化光水解产生氢气，低成本和可持续方法已经显示出巨大的潜力。 然而，尽管在过去的几十年里这个领域取得了巨大的成就，但仍然是开发高效，低成本，高效率的日光照射光催化剂的一大挑战。 近年来，助催化剂在提高光催化剂活性和稳定性方面取得了巨大成功。 不幸的是，最活泼的h2释放助催化剂pt的高价格和极端稀缺性限制了当前光催化剂的商业化。 因此，寻求廉价且高活性的助催化剂来取代pt对于实现未来的大规模太阳能h2生产具有极其重要的意义。

m _{n 1} ax _n 相在2000年由 barsoum 教授命名，并随后简称为 max 相。随着 n 值的变化，max相有 m ₂ ax、m ₃ ax ₂ 以及 m ₄ax ₃ 等，分别简称为 211、312、413 相，科学研究发现max相材料兼具有金属和陶瓷材料的特性。

过去的十几年里，max 相的研究得到持续快速的增长，其中有一个重要的发现为这一领域注入了更加新鲜的血液，那就是maxene的发现，:mxene 是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物，化学式为 m _{n 1} x _n ，m 代表过渡金属，x 代表碳或者氮，n =1、2、3。目前制备的 mxene 表面均附有官能团，因此也常用 m _{n 1} x _n t _x 来表示其化学式，t常为f - 、oh - 、o 2- 等活性官能团, 对 mxene 的结构与性能进行的第一性原理计算表明, 其具有独特的二维层状结构、较大的比表面积及良好的导电性、稳定性、磁性能和力学性能, 已广泛应用于储能、催化、吸附等多处领域，二维 mxene 具有类似石墨烯的层状结构, 可以为反应提供充足的活性位点, 具有较好的催化活性,在催化剂方面具有一定的应用前景。

科学家通过密度泛函理论计算，发现mxene具有优异的电子传输速率，并发现具有石墨烯高比表面积、高电导率的特点，又具备组分灵活可调，最小纳米层厚可控等优势，mxene的这一独特优点使其可能成为一种优异的催化剂，但目前制备mxene的过程还只有hf酸蚀刻法，且hf的浓度、反应时间和温度由于高浓度的氢氟酸毒性大、腐蚀性极强，使上述制备方法具有危险性，并且产生的mxene材料纯度较低，表面面带有f、oh等官能团的，可能导致其结构稳定性差。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以ti₃alc₂作为初始材料，通过hf酸蚀刻产生mxene,超声离心产生mxene纳米材料。

材料表征：用sem对hf酸蚀刻前后的max相进行表征，观测其表面形貌。用xrd对hf酸蚀刻前后的max相表征。

光催化性能研究：以制得的mxene纳米材料，在18vol％的乳酸水溶液中，在可见光照射下（1z420nm）检查所有制备的样品的光催化氢气产生活性，并利用紫外-可见光谱分析该材料的光催化性能。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案进行准备实验，包括实验原料的采购以及熟悉光催化性能的测试方法。

第8-11周：采用xrd、sem、氮气吸附-脱附、紫外测试等方法进行测试。

第11-14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] naguib m, mashtalir o, carle j, et al. two-dimensional transition metal carbides. acs nano, 2012, 6(2): 1322–1331.

[2] li x, fan g, zeng c. synthesis of ruthenium nanoparticles deposited on graphene-like transition metal carbide as an effective catalyst for the hydrolysis of sodium borohydride. int. j. hydrogen energy, 2014, 39(27): 14927–14934.

[3]耿欣, 温光武. mxene(ti3c2)的制备及其吸波性能. 硅酸盐学报, 2018, 10.14062/j.issn.0454-5648.2018.03.01.