能源危机与环境污染一直是人类社会发展进程中无法绕开的两大问题,而太阳能光催化技术的发展为解决这些问题开拓出了崭新的道路。利用太阳能光催化反应进行水污染治理,可以把环境保护与水资源回收有效结合起来,为社会可持续发展做出贡献。Ti₃C₂T_x作为新型二维材料MXene家族中研究最深入的一种,具有良好的导电性、亲水性以及独特的层状结构,可以在光催化反应过程中促进载流子迁移、增加活性位点;同时其结构中的钛原子可以作为钛源制备TiO₂/Ti₃C₂T_x杂化材料。因此Ti₃C₂T_x可以作为制备TiO₂的原料以及光催化反应的助剂。而单一TiO₂光催化剂存在光生电子-空穴复合率高、对可见光利用率低等问题,严重限制了其实际应用。鉴于Ti₃C₂T_x MXene的结构和性能特点,以及单一TiO₂光催化剂存在的问题,本文通过构建BiOBr/TiO₂/Ti₃C₂T_x和Cu₂O/TiO₂/Ti₃C₂T_x三元异质结光催化剂,以期拓展TiO₂光吸收范围到可见光区域并抑制光生电子-空穴复合,协同提高材料的可见光催化性能。本文首先以Ti₃AlC₂为前驱体,以氟化锂和盐酸为刻蚀剂,制备了Ti₃C₂T_x MXene。然后分别经过水热过程、CO₂热处理控制氧化Ti₃C₂T_x制备了TiO₂/Ti₃C₂T_x二元复合材料。随后在BiOBr、Cu₂O的制备过程中引入Ti₃C₂T_x、TiO₂/Ti₃C₂T_x,制备得到BiOBr/TiO₂/Ti₃C₂T_x和Cu₂O/TiO₂/Ti₃C₂T_x三元复合光催化剂。采用XRD、SEM、TEM、XPS、EDS等测试手段对复合光催化剂的组成、结构和形貌进行了表征;通过紫外-可见光漫反射光谱、荧光光谱对复合光催化剂的光学性质进行了研究;以罗丹明B溶液（RhB）、亚甲基蓝（MB）溶液作为目标污染物评价了三元复合材料的可见光催化性能,并提出了可能的光催化机理。论文主要得出以下结论:（1）水热反应温度和CO₂的氧化温度显著影响TiO₂/Ti₃C₂T_x材料的物相组成与形貌结构。可以通过改变温度有效控制Ti₃C₂的氧化程度,得到不同TiO₂含量的TiO₂/Ti₃C₂T_x材料。（2）利用窄禁带的半导体（Cu₂O和BiOBr）与TiO₂之间通过构建异质结结构,能有效将TiO₂的光吸收扩展至可见光区域;同时通过BiOBr或Cu₂O与TiO₂/Ti₃C₂T_x之间的协同作用,有效促进了光生电子-空穴对的分离并增强了对可见光的吸收利用,从而显著提高了复合光催化剂在可见光下降解有机染料的光催化活性。（3）基于材料的结构表征和光催化性能测试结果,提出了复合光催化材料在可见光下降解有机染料的协同作用机理。一方面,Ti₃C₂T_x因为本身良好的导电性,促进了光生载流子的快速转移,提高了复合材料的光生电子和空穴的分离效率;另一方面,TiO₂与BiOBr或Cu₂O之间成功构建了异质结结构,增强了对可见光的吸收,并有效延长了光生载流子的寿命,从而显著提高了光催化活性。