层状二维材料呈独特的单层或少数层原子/分子层结构:层内以强共价键/离子键结合,层间靠弱范德华力堆叠。这种奇特的结构为其带来了优异的光电性质:随层厚可调的带隙、高电子迁移率等。同时,二维材料表现出卓越的机械强度、柔性和光学透明性,在迅速发展的柔性光电器件领域有巨大的应用潜力。但是目前尺寸和厚度可控的高品质、高稳定性的二维材料的制备以及规模化生产仍然是技术难点,二维材料优异光电性质背后的物理本质也是待解决的关键科学问题,这些都决定着二维材料从实验室研究到实际应用的距离。基于此,本论文聚焦新型二维材料,发展可控、规模化的制备方法,以超快光谱等技术手段研究其激发态动力学过程,并将这些材料用于激光锁模、储能电池等光电器件的制备中。研究工作主要包括以下两个部分:1.新型二维铋烯（Bi）的制备及其优异的非线性光学性质。通过硫酸插层的湿化学方法,成功地将大块铋剥离成¹7层原子层厚度的二维薄层铋纳米片,材料具有良好的化学稳定性和宽波段非线性光学响应。在近红外区,二维铋纳米片比二硫化钼表现出更优异的饱和吸收性能。利用ns-μs和超快fs-ps尺度下的时间分辨光谱研究了其载流子动力学,包括早期激子的产生和之后较长的基态漂白恢复过程。将制备的二维Bi饱和吸收体用于被动锁模Tm掺杂光纤激光器,成功地实现了近红外区2微米波长的激光输出。2.新型二维硫化亚锡（SnS）的制备及其电化学性质。通过水热法合成二维薄片组装的三维纳米花材料SnS。此二维薄片组成的三维结构比表面积较大,可以增加电解质和活性物质之间的接触面积,从而为电子传输、离子转移提供通道。同时,二维单元的电学特性可以保留在三维结构中,使其成为锂硫电池正极材料的有利候选者。作为基于二维材料电学储能器件的前期工作,论文首先使用聚吡咯导电聚合物制备了柔性超级电容器。该电容器利用天然牛角瓜纤维的限域效应,在纤维的内外管壁原位沉积了导电聚合物聚吡咯,将超级电容器电极的电容性能提高了21.2%,达到785.78 mF cm^-2。该超级电容器同时表现出优异的柔性特征:经过100次弯曲循环测试后,电容器的单位电容量基本保持不变。在此基础上,将SnS初步用于锂硫电池的组装,最终希望将其应用于柔性电池的制备中。