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二维纳米材料MXenes具有独特的物理和化学性质,是纳米材料领域的一大研究热点。由于MXenes表面含有亲水基官能团、机械强度高。与基体膜材料制备燃料电池复合膜时,其表面的官能团能为质子的跳跃传输提供更多的位点,并增加膜材料对水和酸的保持性,从而提高质子的传递能力,并增加复合膜的机械性能。本文采用聚苯并咪唑（PBI）和复合陶瓷质子酸（SnP2O7/BPO4）为基体,使用Ti3C2Tx-MXenes对基体材料进行复合,并研究复合膜的物理和化学性能。同时Ti3C2Tx-MXenes具有耐高温和优异的机械性能,有望改善传统陶瓷材料韧性,通过将其与Al2O3基体材料混合,研究复合烧结体的力学性能。本文制备了Ti3C2Tx-MXene,并采用溶液共混法将其与聚苯并咪唑（PBI）混合制备复合膜,经流延成型,质量分数为3%的Ti3C2Tx/PBI复合膜在100?170℃范围内,质子电导率比纯PBI膜高出2倍以上。150℃下,基于Ti3C2Tx/PBI复合膜的燃料电池最大功率密度比纯PBI膜的提高约30%,同时,复合膜的断裂伸长率是纯PBI膜的1.5倍,且拉伸强度和杨氏模量分别达到纯PBI膜的1.5倍和1.7倍。说明MXene与PBI复合膜在中温质子交换膜燃料电池（ITPEMFCs）中具有良好的应用前景。本文采用物理混合法将Ti3C2Tx加入无机固体酸复合粉末（SnP2O7/BPO4）基体中。通过XRD,SEM等对粉体和膜进行形貌结构表征,并采用交流阻抗法测试了电解质的电导率。发现混合了Ti3C2Tx后的复合电解质比纯SnP2O7/BPO4膜更加致密。在150?250℃温度范围内,质量分数为3%的Ti3C2Tx/SnP2O7/BPO4复合电解质电导率在6.49×10-3 S·cm-1?8.43×10-3 S·cm-1间呈上升趋势,是纯SnP2O7质子电导率的3倍左右,且是SnP2O7/BPO4复合膜的1.5倍左右。探索MXene对陶瓷材料的机械性能的影响规律。采用物理混合法将不同质量分数的Ti3C2Tx与氧化铝（Al2O3）陶瓷粉体混合,并探究了在不同烧结工艺下的性能。通过微观结构观察和力学性能测试,研究Ti3C2Tx对复合陶瓷材料的性能影响。结果显示,Ti3C2Tx在陶瓷基体中具有良好的分散性,对氧化铝烧结体机械性能明显增强。含质量分数2%的Ti3C2Tx/Al2O3复合材料的断裂韧性,弯曲强度和硬度分别是纯氧化铝陶瓷的3倍,1.5倍和3倍。并且进一步探讨了Ti3C2Tx在氧化铝基体中引起的裂纹偏转等相关的增韧机理,说明其复合增强原因。