类石墨烯二硫化钼因其独特的微观结构和理、化性质，在克服零带隙石墨烯的缺点同时依然具有石墨烯的很多优点，从而在二次电池、场效应晶体管、传感器、电致发光、电存储等众多领域拥有广阔的应用前景。然而，改进类石墨烯二硫化钼的制备方法和优化、提高相应的器件结构、性能却成为阻碍其商业化进程和产业化发展的关键瓶颈。本文以类石墨烯二硫化钼为研究对象，从改进其制备方法出发，着重研究了类石墨烯二硫化钼在有机电致发光二极管和电存储等光电器件上的应用并对相应的器件结构和性能作了优化和提高。本文综述了近年来类石墨烯二硫化钼常见的几种制备方法，包括以微机械力剥离、锂离子插层和液相超声法等为主的“自上而下”的剥离法，和以高温热分解、水热法等为主的“自下而上”的合成法；介绍了其常用的结构表征方法，包括原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉曼光谱等；概述了类石墨烯二硫化钼的紫外-吸收、荧光发射等基本光物理性质及其相关机理；总结了类石墨烯二硫化钼在二次电池、场效应晶体管、传感器、有机发光二极管和电存储等光电子器件领域的应用原理及其研究进展，展望了这类新型二维层状化合物的研究前景。本文以液相超声法为基础，设计、制备了一系列的类石墨烯二硫化钼样品并系统研究了不同含量氢氧化钠、不同超声功率和不同超声时间等条件对类石墨烯二硫化钼制备效果的影响。其中，1:1的氢氧化钠和二硫化钼的当量比、45%×650W=292.5W的超声功率和1h的超声时间都是制备的最优参数，并通过紫外-可见吸收光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱等表征手段证实了类石墨烯二硫化钼的成功制备。本文通过制作无空穴注入层、三氧化钼、类石墨烯二硫化钼以及三氧化钼-类石墨烯二硫化钼作为空穴注入层的有机发光二极管，说明了与无空穴注入层的器件相比，类石墨烯二硫化钼能显著提高器件的性能和效率，因而有望成为一种新型的绿色阳极修饰材料。此外，本文还通过浓度等方面成功实现调控类石墨烯二硫化钼的厚度并系统研究了厚度对有机发光器件性能的影响。其中10mg/mL的类石墨烯二硫化钼对应的器件性能最佳。本文以类石墨烯二硫化钼为主体，通过依次和富勒烯(C60)、6,6-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)和2,1,3-苯并噻二唑(BTD)等常见的受体材料复合作为活性层来制作相应的电存储器件，均显现出开关电流比103以上的良好存储性能。