Mn+1AXn（MAX）相是一类具有六方晶体结构（P63 mm/c）的三元纳米层状碳/氮化物,兼具金属和陶瓷性质,在大功率电接触、摩擦磨损和事故容错核燃料包壳材料等领域作为结构材料有着广阔的应用前景。自上世纪60年代以来,MAX相A位元素仍局限在主族元素（如Al,Si,Sn等）,如何将MAX相的A位元素从传统定义的主族元素拓展到电子轨道结构最外层富含d电子的后过渡族金属（如Mn,Fe,Co,Ni,Cu等）,赋予MAX相全新性质并实现其功能化应用是目前该领域的一个重大挑战。此外,化学剥离MAX相A原子层制备二维过渡金属碳/氮化物（MXenes）掀开了二维材料研究的新篇章。目前MXene的制备主要通过含氟溶液选择性刻蚀MAX相Al原子层,该方法极大地限制了MXene的大规模制备及在能源储存等领域的实际应用。因此,发展新型的过渡金属碳化物前驱体、探索新的无氟合成策略具有重要意义。从MAX相的成键特征来看,M-X层由强键合的离子键和共价键组成,而M-A则由较弱的金属键构成,从而使MAX相的A原子层具有可调谐性。因此,可通过MAX相A位元素调控策略,为MAX相和MXene新材料提供全新的合成策略。本文的主要研究内容如下:（1）采用A位合金化策略,利用Sn与Fe/Co/Ni/Mn可形成与MAX相材料相同空间群合金相来调控A原子层,从而将Fe/Co/Ni/Mn磁性元素引入MAX相A的原子位。合成出15种全新纳米层状磁性V2(AxSn1-x)C（A=Fe,Co,Ni,Mn及其组合）MAX相材料,包括A位同时含五种元素的A位高熵MAX相材料。并通过密度泛函理论计算和相图理论计算对MAX相结构稳定性和形成机制进行了讨论。V2(AxSn1-x)C MAX相呈现铁磁性质,其磁性强烈依赖各化学组成元素。二维A原子层合金化策略对MAX相晶体结构设计、物理化学性质调控以及功能化应用具有重要意义。（2）利用A位元素元素置换策略,选取合适的MAX相前驱体（Ti2Al N,Nb2AlC,Ta2AlC）和路易斯酸盐（FeCl2,CoCl2,NiCl2）,合成17种A位为单一或多元磁性元素的M2AX（A=Fe,Co,Ni及其二元/三元组合）MAX相材料,并可通过改变反应条件调控A位磁性元素成分和数量。MAX相的磁性对组分具有强烈的依赖性,M,A,X元素的改变均影响MAX相磁性质。其中Nb2Fe C和Ta2Fe C具有近室温铁磁性质;Nb2(FexCo1-x)C的矫顽力为0.9 T,为目前报道MAX相材料中的最大值。MAX相材料独特的纳米层状结构,高稳定性,各向异性以及成分可调等性质,使其在电子和自旋电子等领域具有巨大的应用潜力。（3）通过MAX相A位元素置换策略,将电子轨道结构最外层富含d电子的Cu元素引入MAX相的A位,得到化学表达式为Ti3(Al1/3Cu2/3)C2（命名Cu-MAX）的全新MAX相。并通过密度泛函理论和Cu-Al二元合金相图对Cu-MAX相的结构稳定性以及形成机制进行了讨论。实验研究结果表明Cu-MAX相可催化双氧水分解产生羟基自由基,进而氧化3’,3’,5’,5’-四甲基联苯胺（TMB）并形成蓝色溶液,表现出类酶催化性质。由Cu-MAX相组装的H2O2电化学生物传感器具有线性范围宽、检测极限低（0.06μM）和灵敏度高的优点,在食品安全、催化、传感、生物标记等领域有巨大的应用潜力。（4）通过构建高温熔盐环境下熔盐阳离子与A元素的氧化还原电位和A位元素置换反应的吉布斯自由能映射图谱,提出了一种路易斯酸熔盐刻蚀MAX相合成2D MXene的通用策略。以Ti3Si C2和CuCl2反应为例,氯化铜路易斯酸熔盐中离子态的Cu2+可轻易的将Si原子原位剥离,最终得到表面含Cl,O混合官能团的Ti3C2Tx（T=Cl,O）MXene。该剥离策略可成功拓展到多种路易斯酸氯化物熔盐（ZnCl2、FeCl2、CuCl2、Ag Cl等）和更广的MAX相家族成员（如A元素为Al、Zn、Si、Ga等）。电化学测试表明路易斯酸熔融盐剥离策略制备的Ti3C2Tx MXene电极材料不需要后续的单片剥离就可以实现高容量(738 C g-1)、高倍率充放电（<1min）和大电位窗口（0.2–3V versus Li+/Li）的优异性能。路易斯酸熔盐剥离法合成MXene材料区别于溶液剥离的主流方案（如广泛采用的HF酸）,极大提高了实验过程的化学安全性和降低废液处置难度与成本,有望进一步推动MXene材料在能源存储、催化化工、通信电磁信号管理和生物诊断等领域的研究进展。