水资源是人类赖以生存的基础物质,然而,随着全球人口的不断增长和社会的快速发展,人类面临的水资源危机越来越严重,开发各种新材料来应对这一问题成为我们当前研究的热点和重点。二维材料具有独特的物理化学性质,性能出色,作为水处理材料的应用前景值得期待。作为二维材料的主要代表MXene（Ti₃C₂T_x）和氧化石墨烯（GO）,不仅可以通过简单的堆叠成为膜材料,也可以与其它材料复合,制备成新型材料。本文分别制备了 MXene/混合纤维素酯（MCE）复合膜、MXene/凹凸棒（ATP）复合膜、MXene/TiO₂复合材料以及接枝聚苯胺（PANI）的GO复合膜,对它们在废水处理中的相关性能进行了分析,并进一步探索其主要工作机理,主要实验内容和结论如下:（1）以MCE膜为支撑底膜,利用真空抽滤的方法使MXene纳米薄片在底膜上进行堆叠,制备能够快速高效分离亚甲基蓝（MB）的MXene/MCE复合膜,并对MB溶液的渗透通量和截留率以及分离机制做了详细的研究。复合膜改善了MXene纳米片机械性能差的缺点,充分继承了 MXene的优异性质,亲水性良好,独特的纳米层间运输孔道使其具有优异的分离性能。当MXene的单位面积负载量为0.2 mg·cm^-2时,纯水渗透通量可高达119.83 L·m^-2·h^-1·bar^-1,当MXene负载量为0.6 mg·cm^-2,水通量为28.94 L·m^-2·h^-1·bar^-1,截留率为90.59%,分离性能出色。MXene复合膜在分离MB时的工作机制为过滤前期吸附占主导作用,随着吸附位点逐渐被MB占据,排斥所起的作用逐渐变大,当吸附到达饱和后,尺寸排斥和静电排斥占据主导地位。（2）利用MXene纳米薄片与ATP进行充分复合,MXene纳米薄片在进行堆叠组装过程中,纳米ATP插入堆叠的MXene层之间,制备MXene/ATP复合膜,测试了其对MB溶液的渗透通量和截留率,并对复合膜MB的分离机理做了分析和研究。纳米ATP对MXene膜进行插层,有效提高了层间纳米通道的尺寸,增大了渗透通量。当MXene和ATP的质量比为1:2时,复合膜的分离性能最佳,纯水渗透通量提高97.31%,当分离MB溶液时,渗透通量提高67.17%,截留率仍可达到90.67%。复合膜在分离MB性能稳定时的工作机制为尺寸排斥和静电排斥协同作用。（3）利用水热反应合成MXene/TiO₂复合材料,用于MB染料的降解。测试了不同条件下的光催化降解效果,并对复合材料降解MB的工作机制做了分析和研究。MXene和TiO₂复合能够有效提高MB的去除效果,当TiO₂和MXene的质量比为4:1时,降解效果最佳。与纯的TiO₂相比,在紫外光条件下来说,MB的降解效果为96.44%,提高29.83%,在可见光条件下,MB的降解效果提高了 8.26倍（40.19%）,对可见光的利用效率大幅提高,MXene还可以加快复合材料对MB染料的降解过程。催化增强机理如下:（1）复合MXene后,电子从TiO₂转移到MXene,降低能量壁垒,显著抑制纳米TiO₂上的电子空穴复合;（2）MXene/TiO₂复合材料可以提高对MB的吸附,为光催化降解提供丰富的表面活性位点,从而提高MB的光催化效果。（4）利用PANI对GO膜进行接枝改性,制备出GO/PANI复合膜,用于重金属离子的分离。研究了 PANI/GO复合膜的纯水渗透通量和重金属离子溶液的截留率,且对分离机制做了探讨和研究。利用PANI对GO膜进行接枝改性使复合膜带有丰富的阳性官能团,膜表面电位由负转为正,在纯水通量和截留率方面表现出良好的性能。GO负载量对复合膜的分离性能具有重要作用,当GO的负载量为150 mg·m^-2时,复合膜的渗透通量为21.45 L·m^-2·h^-1·bar^-1,对CuCl₂、ZnCl₂、BaCl₂、CdCl₂、NiCl₂的截留率均超过90%,分离效果良好。接枝PANI的GO复合膜的Zeta电位为正,能够有效排斥带两个正电荷的阳离子,对离子的排斥依赖于Donnan效应和尺寸排斥。