为了减缓日趋严峻的能源问题,需要合理构造催化剂以提高能源利用效率,创新生产方式以取代旧有的高能耗模式,探索新型材料以发展可持续能源道路。MXene为最近见诸报道的新型材料,其具有丰富的元素组成,诸多独特的物理化学性质,并且在制备过程中引入了活性表面官能团,可以预见,MXene在催化领域中有着极大的应用潜力。MXene本身既可以作为催化剂应用于某些反应,同时也是催化活性物质的良好载体。本文以MXene材料的制备为出发点,通过工艺调整,制备出不同形貌以及不同组分的MXene材料,充分发挥其特性,重点探索其在催化领域中的应用,以应对能源的利用与发展问题,主要研究内容分为三部分:以MXene系列材料中的Ti₃C₂T_x为例,研究MXene的制备方法。采用Ti₃AlC₂作为前驱体,以氢氟酸为刻蚀剂,有效去除Ti₃AlC₂中的Al层原子,经过XRD、SEM、XPS等表征后,成功获得了类手风琴状的多层Ti₃C₂T_x。进一步地,利用有机分子插层的方法,辅以超声剥离,获得了类石墨烯状的少层Ti₃C₂T_x,从SEM和TEM结果可以看出,少层Ti₃C₂T_x具有类似石墨烯的高比表面积。由此,基本确立了MXene的制备路线,为后续工作奠定基础。直接使用氢氟酸刻蚀制备的多层Ti₃C₂T_x作为生物质转化反应——5-羟甲基糠醛（HMF）氧化反应的催化剂,为了获得高附加值的有机单体2,5-呋喃二甲酸（FDCA）,探索MXene在生物质转化中的应用。结果发现,Ti₃C₂T_x确实具有一定的反应活性,在8小时内,转化了40%的HMF。进一步地,通过加热回流的方法在多层Ti₃C₂T_x负载了贵金属Pt以提高其催化性能,结果表明,在较为温和的条件下,Pt/Ti₃C₂T_x获得良好的催化性能,以2 wt%的Pt负载量就实现了HMF的完全转化和高达98.95%的FDCA选择性。进一步拓展MXene制备工艺,以氢氟酸腐蚀和有机分子辅助剥离的方法,成功制备了薄层的Mo基MXene（Mo₂CT_x、Mo₂Ti₂C₃T_x）,并进一步探究其电化学活性。研究发现,Mo基MXene具有一定的电解水产氢反应（HER）活性,在电流密度为10 mA/cm²时,Mo₂CT_x的过电势为290 mV,而Mo₂Ti₂C₃T_x为318 mV,通过退火、掺杂等手段可进一步提升其HER性能,为电解水催化剂的设计提供了新的思路。