随着工业化的不断发展,人们对储能设备的能量密度、功率密度与循环寿命等各项性能指标提出了更高要求。锂离子电池作为一种新型储能器件,拥有工作电压高、可连续多次充放电等优势,在便携式电子设备、电动汽车、分布式能源等领域中有广阔应用前景。近年来,大量的研究发现,二维材料如还原氧化石墨烯（rGO）、MXene等,因具有高比表面积、高载流子迁移率及稳定的层状结构,作为锂离子电池负极材料展现出了优异的电化学性能。然而,rGO的制备工艺繁琐、能耗大、产率低,且二维片层之间较强的范德华力使其极易发生堆叠,导致活性表面积大幅下降,电化学性能降低,从而严重制约了其实际应用。针对以上问题,本论文基于微波快速还原GO机制以及MXene的强微波吸收特性,实现了快速低能耗将GO还原为高质量rGO,解决了二维rGO与MXene纳米片相互堆叠团聚的问题。系统研究了组分比、微波功率对MXene-rGO复合材料结构的影响规律,探讨了MXene-rGO复合材料的微波还原反应机理。并深入分析了优化的MXene-rGO复合电极结构对电化学性能的影响。主要结论如下:（1）将MXene作为还原剂与微波吸收剂,通过微波法快速还原GO-MXene复合材料成功制备出纳米片表面分散有TiO2纳米晶的MXene与rGO复合材料（TiO2/MG）。通过调节MXene与GO的配比、微波功率,制备出了TiO2/MG-200W,TiO2/MG-400W,TiO2/MG-600W,TiO2/MG-800W等复合材料。深入讨论了微波还原GO的反应机理,研究表明MXene由于表面钛原子价态不饱和具有较强的还原性,使得GO在常温下发生预还原降低了氧含量,从而增强了微波吸收能力。同时MXene由于具有优异的微波吸收能力起到催化GO还原为rGO的作用,在瞬间集聚大量能量与热量使得局部温度升高,导致GO表面大量氧官能团发生氧化反应从而被快速除去。因此在微波过程中微波功率仅为200 W（远低于文献中常用的1000 W）,且反应时间仅为10 s就可将GO还原为高结晶度rGO。此外,研究发现:当微波功率较低时,GO的还原程度较低,制备得到的TiO2/MG-200W复合材料中仍存在GO块状结构;微波功率较高时,GO发生剧烈的氧化反应导致形成的rGO表面缺陷态增多以及大量MXene转化成TiO2;微波功率为400 W时GO还原效果最佳（rGO表面缺陷少,导电性能佳）。TiO2/MG-400W复合材料具有较大的比表面积(590.1 m~2 g-1)和孔隙结构,这有利于电解液离子的扩散与迁移提供了大量孔道,提高了锂离子的迁移速率,可有效提高电化学储能性能。因此,TiO2/MG-400W复合材料具有较高的比容量,在电流密度100 m A g-1时初始比容量达到289.2 m Ah g-1,循环100圈后为328.3 m Ah g-1;在电流密1A g-1时初始比容量达253.6 m Ah g-1,300圈后为274.8 m Ah g-1,库伦效率均接近100%。（2）在上一章研究基础上,采用真空抽滤法与微波还原法相结合快速制备出MXene与rGO复合薄膜材料（TiO2/MGF）。在真空抽滤过程中,MXene纳米片和GO纳米片在范德华力作用下自组装形成厚度为7.3μm,具有优异机械强度的MXene-GO薄膜。研究表明,MXene作为微波吸收剂催化了GO的还原反应、缩短了反应时间并明显降低了微波功率。微波功率对复合薄膜材料的微观结构、机械性能与电化学储能性能有明显影响。在微波功率为400 W条件下,制备的TiO2/MGF-400W薄膜体积发生了大幅度的膨胀,薄膜厚度高达223.7μm,比微波反应前MG薄膜增加了30.6倍。MXene位于薄膜的上下表面可有效防止薄膜结构的坍塌,从而提高结构稳定性,其优异的载流子迁移速率可取代集流体。将TiO2/MG复合薄膜材料直接作为锂离子电池（LIB）负极材料,在电流密度5A g-1时比容量为35.3 m Ah g-1;并进行充放电3000次后比容量保持率良好,库伦效率保持率接近100%。TiO2/MGF-400W薄膜具有高导电性、高循环稳定性且可直接用作负极材料,为全固态、柔性LIB的设计、制备及应用提供了新的思路。