过去几十年里，利用阳光驱动的光催化方法降解有毒有机污染物因其环保特性和卓越的性能而被广泛认可[1]、[2]、[3]。然而，常见的光催化剂（如TiO2、ZnO等）由于太阳光吸收能力较弱以及光激发载流子复合速率较高，其实际应用受到很大限制。因此，人们开展了大量关于光催化剂改性的研究，例如掺杂[4]、[5]、敏化[6]、[7]、异质结[8]等。同时，也出现了一系列新型光催化材料，如g-C3N4[10]、[11]、Ni2P[12]、[13]、Bi2S3[14]等。
其中，n型II-VI族半导体硒化镉（CdSe）引起了广泛关注[16]、[17]。CdSe适当的带隙（约1.90 eV）能够吸收大部分太阳光谱，并迅速产生大量电子-空穴对，从而引发化学反应[18]、[19]。此外，通过改变颗粒大小，CdSe纳米颗粒的吸收范围可以扩展到近红外区域，使其成为具有宽光谱响应特性的创新光催化材料[20]、[21]。然而，窄带隙光催化剂容易发生自氧化，这是其应用中的一个严重问题。另外，原始CdSe的光腐蚀和低量子效率也是限制其应用的重要因素[22]、[23]。光腐蚀导致的稳定性下降主要是由于光生电子/空穴与溶解氧之间的氧化还原反应，从而导致CdSe溶解和光催化性能下降[24]、[25]、[26]。如果能够快速转移光生电子和空穴，可以有效抑制CdSe的光腐蚀。在众多方法中，引入共催化剂是抑制光腐蚀并提高光催化性能的有效策略[27]。光生电子和/或空穴可以迅速迁移到共催化剂上，使其成为多种氧化还原反应的场所。然而，最常用的共催化剂是贵金属（如Pt、Pd、Au）[28]、[29]、[30]、[31]，但由于这些金属稀缺且价格昂贵，不适合大规模生产。此外，贵金属共催化剂表面缺乏亲水基团，阻碍了其与污染物的接触，不利于光催化反应的进行。
最近，一种由过渡金属碳化物和/或氮化物组成的二维（2D）材料家族——MXenes，在光电材料领域引起了广泛关注[32]、[33]、[34]。MXenes的通用化学式为Mn+1XnTx（n = 1−3），其中M代表过渡金属（如Ti、Cr、Mo）；X代表C和/或N；T代表表面官能团（如-O、-OH、-F）。Ti3C2是一种典型的MXenes材料，具有独特的二维结构、优异的导电性、出色的物理化学稳定性和丰富的活性催化位点，被认为是具有潜力的共催化剂，需要进一步研究其在光催化中的应用[35]、[36]、[37]。例如，Peng等人发现，将Ti3C2量子点和掺氮碳点负载在CdS表面后，光催化产氢性能分别提高了13.12倍和2.83倍[38]。Li等人在超薄Ti3−xC2Ty纳米片上制备了核壳结构的CdS@Au，光催化还原H2的性能提高了26.6倍[39]。这种性能的提升得益于Ti3C2带来的导电性和更多催化位点。因此，Ti3C2的优异导电性不仅解决了CdSe的光腐蚀问题，还通过有效抑制光生载流子的复合，提升了CdSe的光催化活性。据我们了解，目前尚未有研究报道使用超小CdSe纳米颗粒和Ti3C2纳米片构建异质结用于光催化应用。
在本研究中，我们通过静电自组装和溶剂热技术制备了一种不含贵金属的二元异质结光催化剂。由于超小CdSe纳米颗粒直接生长在Ti3C2纳米片上，形成了紧密的连接和更大的活性表面积，从而提高了光激发载流子的分离效率，进而提升了光催化性能。在模拟日光照射下，优化后的CdSe/Ti3C2的光催化性能几乎是原始CdSe的七倍，仅需4分钟即可实现甲基橙的100%降解。同时，由于光生载流子迅速从CdSe转移到Ti3C2上，CdSe的光腐蚀得到了有效抑制。最后，提出了提高光催化性能的潜在机制。这项研究为MXenes材料在光催化领域的应用开辟了新的途径。
