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二维(2D)过渡金属碳/氮/碳氮化物(MXenes)具有良好的亲水性、高的化学稳定性、层间距可调以及高的电子电导率等优点,使其在超级电容器领域具有广阔的应用前景。通常,未经优化的MXene属微米级颗粒,比表面积较小,虽然具有高的循环稳定性以及优异的倍率性能,但是比电容值较低。近期,利用高比电容纳米材料对微米级MXene进行复合,制备的异质结构,可以显著提高其比电容值,甚至还可以利用异质结构中的协同效应,达到“1+1>2”的效果。因此系统地开展MXene基异质结构的制备及其在超级电容器领域的应用研究,将具有重要的意义。本论文以MXene基异质结构为主要研究对象,对其制备方法进行了详细描述,对其物相组成、微观结构、超级电容器性能进行了系统表征与测试,并对其电化学储能机理进行了讨论与分析。论文的主要内容如下:1、通过在HF中刻蚀MAX相V4AlC3,成功制备了多层的V4C3 MXene。该材料作为超级电容器电极时,在1摩尔每升(M)H2SO4电解液中比电容值达到209 F g-1(扫描速率2 mV s-1),经过10000次充放电后,电容保持率为97.23%(10Ag-1)。V4C3MXene的高比电容不仅得益于其大的层间距(0.466nm)、大的比表面积(31.35 m2 g-1)和良好的亲水性,还得益于钒元素丰富的价态(+2,+3,+4)。此外,V4C3 MXene电极的高倍率性能和良好的循环稳定性主要归功于其高的电导率。2、制备层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简写为LDHs)与V4C3 MXene的异质结构,提高了 V4C3MXene的比容量。通过水热法成功制备了具有三维互连网络微结构的NiCoAl-LDH/V4C3 MXene异质结构,其作为超级电容器电极时,在1 M KOH电解液中表现出电池型电极的行为,比容量可达到627 C g-1(电流密度 1 A g-1),远高于 V4C3 MXene(152 C g-1)。但是,NiCoAl-LDH/V4C3 MXene异质结构属于典型的电池型电极,由于电池型电极本身的电化学储能机理限制,材料表现出较差的循环稳定性,3000圈后容量保持率仅为82.7%,远低于电容型的电极材料,其倍率性能与电容型电极相比也处于劣势。3、制备高比电容的电容型1T-MoS2电极,为构建电容型的1T-MoS2/MXene异质结构奠定基础。分别通过水热法、十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide,简称为CTAB)插层水热法以及磁水热法(H=9T)制备了多层的2H-MoS2、MoS2-CTAB和1T-MoS2纳米片,研究了它们的超级电容器性能,并揭示了电极的电化学存储机理。结果表明,层间距的增加有利于比电容的提升(20 F g-1增加到173 F g-1),亲水性和电导率的增强可以进一步提高比电容值(173 F g-1增加到320F g-1)。非原位XRD测试结果表明,1T-MoS2电极在充电时,其层间距在不断增大,说明多层纳米片作为超级电容器电极时可以提供插层型赝电容。1T-MoS2电极在1 M Li2SO4、H2SO4、Na2SO4电解液中,比电容值分别高达379 F g-1、358 F g-1与320 F g-1,并具有优异的循环稳定性,10000次循环后容量保持率接近100%。4、通过磁水热法构建了 1T-MoS2/Ti3C2 MXene异质结构,并研究了其超级电容器性能及电化学储能机理。该异质结构在作为超级电容器电极时,在1A g-1下比电容值达到386.7 Fg-1,特别是在50 A g-1的大电流密度下比电容仍高达207.3 F g-1,远高于 1T-MoS2(113.0Fg-1)与 Ti3C2MXene(14.9 F g-1),表现出优异的倍率性能。此外,在20000次充放电后电容保持率为96.8%,循环稳定性也十分出色。由于Ti3C2 MXene高导电性从而实现了该异质结构的快速充放电特性;由于1T-MoS2高的比电容从而实现了该异质结构的高比电容特性;更为重要的是,由于协同效应,该异质结构的比电容值达到“1+1>2”的效果。