可充镁电池因其理论容量高、电极电压较低和化学稳定性好(少枝晶)等优点,成为继锂电池之后新型的电化学储能器件。然而,正极材料的缺乏及其与电解液间差的兼容性阻碍了镁电池的发展。二维过渡金属碳/氮化合物(MXene)由于高的电导率、丰富的表面官能团及可调控的层结构在电化学领域中受到人们的关注。本论文以MXene为研究对象,通过在层间引入不同类型的材料(碳纳米球、金属离子、纳米颗粒)构筑MXene基复合材料,旨在增大层间距和充分利用其表面官能团。通过对MXene基复合材料的组分、结构与形貌的调控,提升其储镁性能。首先,以MXene Ti3C2纳米片为基材,通过静电自组装法合成具有三明治结构的Ti3C2@C纳米复合材料。碳纳米球的插入,使Ti3C2的层间距和比表面积显著增加,有效缓解了 Ti3C2纳米片层的堆叠。以其作为镁电池正极,10 mA g-1下比容量达198.7 mAhg-1,400圈循环后容量保持率85%。并结合理论计算,探究了Ti3C2@C纳米复合材料的脱嵌镁机制和Mg2+迁移动力学。与Ti3C2相比,V2C的片层结构更薄、比表面积更大。然而,与Ti3C2@C纳米复合材料的储镁性能相比,V2C@C纳米复合材料的可逆比容量(67.4 mAhg-1)及首次库伦效率(27.5%)较低。通过自放电原理对V2C进行预锂化,Li+的预嵌入能够与V2C表面的F结合形成LiF,这样能够有效缓解SEI膜在形成过程中消耗的Li+,提升可逆比容量和库伦效率。通过在0.4 M(PhMgCl)2-AlCl3/THF中引入LiCl构筑镁锂混合电池,进一步促进了 Mg2+的快速传输。预锂化V2C实现了 Mg2+/Li+共嵌,20 mA g-1时的可逆比容量为230.3 mAh g-1,480圈容量保持率为82%。由于Ti3C2@C纳米复合材料中碳纳米球只起到增大层间距的作用,几乎不提供储镁容量。为了获得层间距较大且兼备多类型储镁机制的MXene基复合材料,通过硒化Ti3C2/ZIF-67成功制备了 Ti3C2/CoSe2复合材料。CoSe2纳米颗粒不但增大了 Ti3C2的层间距,并且CoSe2能够与Ti3C2表面的氧官能团产生强的Co-O-Ti共价键,显著增强了两种材料间的相互作用,加速电子和离子的传输,从而增强了Ti3C2/CoSe2电极结构的稳定性。得益于MXene Ti3C2的嵌入型和CoSe2的转换型储镁机制之间的协同作用,Ti3C2/CoSe2复合正极具有优异的倍率性能(20mA g-1,135 mA hg-1;1000 mA g-1,75.7 mA h g-1),500 圈长循环后容量保持率为 76%,且该复合正极在准固态镁电池中表现出优异的倍率性能(20 mA g-1,116 mAh g-1)和循环稳定性(70圈循环后容量为67.3 mAhg-1)。