基于半导体材料的光催化制氢可将太阳能转换成氢气,是一种清洁、可持续的太阳能利用技术。最近,一种以MAPbI3为代表的有机无机钙钛矿材料由于其合适的带隙结构、高的光吸收系数和高载流子迁移率等出色的光电性能而在光催化分解氢碘酸(HI)产氢领域引起了关注。然而,MAPbI3纳米晶体内光生电荷的严重复合限制了其析氢反应(HER)速率的提升。针对这个问题,本论文设计并合成了两种高效的2D纳米材料/MAPbI3基复合光催化剂,利用2D纳米材料(黑磷和MXene)优异的电子传输性能,实现可见光驱动光催化高效分解HI产氢,通过一系列表征对其微观结构以及光催化产氢机制进行了探究,具体研究结果如下:(1)通过溶剂剥离法制备少层的黑磷(BP)纳米片,经静电耦合将少层BP纳米片负载到MAPbI3晶体上制备出异质结构BP/MAPbI3复合材料,将其用于光催化分解HI产氢。结果发现:可见光下,1.2%BP/MAPbI3的光催化HER速率可以达到3742μmol h-1 g-1,比纯MAPbI3(35 μmol h-1 g-1)高两个数量级。此外,BP/MAPb13在200 h的光催化循环产氢测试中展现出优异的光催化稳定性。通过一系列的光/光电化学表征对光催化性能增益原因进行探究,结果表明,来自MAPbI3的光生电子可以通过其界面处的I型异质结转移到少层BP纳米片上参与产氢反应,有效地抑制了电荷复合,大大增强了其光催化制氢活性。(2)采用HF刻蚀法和超声剥离法制备得到Ti3C2 MXene纳米片,通过原位负载制备MXene/MAPbI3复合材料并用于光催化分解HI产氢。制备得到的4%MXene/MAPbI3复合光催化剂在可见光照射下的HER速率为 3124 μmolh-1 g-1,比纯 MAPbI3(35μmolh-1 g-1)高约 89 倍,而且,MXene/MAPbI3在整个光催化循环产氢测试中显示出优异的长期稳定性。微观结构和光催化机理研究表明,光生电子可以有效地分离并迅速从MAPbI3转移到Ti3C2 MXene纳米片上,进而参与H+还原。因此,得益于匹配的能带结构、优异的光电响应能力和高效的电子分离传输效率,MXene/MAPbI3复合光催化剂具有优异的光催化制氢活性。