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二维过渡金属碳化物(MXenes)是一类新型二维晶体,具有大的比表面积,独特的纳米层状结构等特点,是当前物理、化学、材料领域的研究前沿和热点,特别是其极高的耐辐射性和热稳定性,为开发基于MXenes的耐辐射性能优秀吸附材料提供了可能。但是由于缺少表面官能团、层间距狭窄、水相分散性能差等问题,限制了其在吸附领域中的应用。近些年来,已经出现了一些关于MXenes的表面改性和功能化的报道,但是主要应用于催化、能源领域。二维纳米碳化钛(Ti3C2)是MXenes类材料中的一种,化学性质相对稳定,制备过程安全性较高,是负载纳米颗粒的理想载体,通过与不同的纳米颗粒复合,可以制备出新型的纳米颗粒Ti3C2复合材料。纳米零价铁(nZVI)是一种应用广泛的环境修复材料,来源广泛,成本低廉,但是具有易团聚易失活等缺陷,通过载体的负载,可以有效的防止其氧化和团聚,提高其吸附还原性能。Cr(Ⅵ)是一种危害较大的重金属污染物,具有强氧化性和致癌性,传统处理工艺如离子交换、化学沉淀等具有一些缺点,如经济性、二次污染等,开发处理含Cr(Ⅵ)废水对环境保护和人体健康具有重要的意义。除此之外,Cr(Ⅵ)的氧化还原行为相对简单,可以作为模型污染物,用于研究多价态金属离子,特别是一些放射性阴离子污染物,如IO3-,SeO32-,SeO42-,TcO4-等与吸附材料相互作用过程中的迁移转化机理,具有独特的价值。本研究针对以上问题,摸索了 Ti3C2的刻蚀工艺,确立了最佳羟基改性方法,并制备出了零价铁插层Ti3C2复合材料(nZVI-Alk-Ti3C2),确立最佳合成条件。同时,以Cr(Ⅵ)为模型污染物,研究其在水相中重金属阴离子的去除效果和机理。SEM,TEM,BET等表征手段证明nZVI可以有效插入到经羟基改性后的Ti3C2的裂隙中,分散均匀,粒径得到了有效的控制,原材料的比表面积扩大4.5倍,从7.004 m2/g(Ti3C2)扩大到31.191 m2/g(nZVI-Alk-Ti3C2),通过Cr(Ⅵ)吸附试验,分别考察了铁/Ti3C2质量比,吸附时间,pH,初始浓度对吸附效果的影响,结果表明,铁/Ti3C2质量比在1:2时效果最好;nZVI-Alk-Ti3C2对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合伪二级动力学方程(R2=0.9981),控速步骤为化学吸附过程;nZVI-Alk-Ti3C2对Cr(Ⅵ)的吸附受pH影响很大,吸附容量随着pH的增高而降低,pH=2时吸附效果最好;初始浓度-吸附容量曲线显示,nZVI-Alk-Ti3C2对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir方程(R2=0.9779),最高吸附容量可达194.87 mg/g,与活性炭,分子筛,石墨烯等材料相比具有明显的优势。另外,研究还通过第一性原理计算和材料化学实验手段相结合的方式深入研究溶液体系中Cr(Ⅵ)与nZVI-Alk-Ti3C2复合材料相互作用机制。