开发高活性廉价的电催化剂是实现高效电催化还原反应的关键因素。目前,过渡金属化合物已被证实具有优异的电催化性能,但是它们仍然存在原子利用率不高导致质量活性较低的问题。多孔超薄二维纳米材料凭借极高的活性比表面积、丰富的反应位点和快速的传质/电子传输等优势有望解决上述问题。材料暴露的晶面对于催化活性有较大影响;空位和异质结构能够优化材料电子结构,从而改进性能。然而,合成由晶面、空位和异质结构协同调控的多孔超薄二维材料仍是一个巨大的挑战。本文发展了固相化学转化法实现了晶面、空位和异质结构协同调控的多孔超薄二维纳米片的合成,获得了具有高质量活性的电催化还原水析氢催化剂和高选择性高收率的电催化转移氢化催化剂。主要研究内容归纳如下:1、发展了一种固气化学转化法合成了具有高比例暴露活性晶面、高质量活性的多孔超薄CoP二维纳米片,实现了酸性环境下高效的电催化析氢反应。多孔超薄CoP纳米片在析氢过电位为100 mV时质量活性高达151 Ag^-1,是同条件下CoP纳米粒子的80倍。同时此策略也可以用于具有特定晶面暴露的多孔超薄CoS、CoSe₂二维纳米片的制备。该研究不仅可以获得其它现有方法难以获得的、具有特定晶面暴露的新型多孔超薄二维材料,而且有望开启通过二维材料多孔结构调控和晶面工程来提高电催化性能的新途径。2、选择无机有机层交替排列的Co₃S₄/TETA作为前驱物,利用等离子体干剥离方法合成了具有高质量活性富硫空位的多孔超薄Co₃S₄二维纳米片,实现了碱性环境下高效的电催化还原水析氢反应。其中多孔超薄Co₃S₄纳米片在析氢过电位为200 mV时质量活性高达1056.6 Ag^-1,是同条件下Co₃S₄纳米颗粒的107倍。此策略还可以拓展到非层状结构富硒空位的多孔超薄CoSe₂、NiSe₂二维纳米片的制备。该研究不仅可以获得其它现有方法难以获得的、非层状结构富阴离子空位的多孔超薄二维纳米片,而且也为空位工程和多孔超薄结构调控二维纳米材料电催化性能提供新角度。3、采用固气化学转化法合成异质多孔超薄MoNi₄/MoO₂纳米片,实现了高效的电化学转移氢化反应。以NiMoO₄超薄纳米片作为前驱物,通过固气反应得到表面原位生长MoNi₄纳米颗粒的多孔超薄MoO₂纳米片。该催化剂能够以高达99%的选择性和收率氢化硝基芳烃为高附加值的氧化偶氮芳烃,产量可以达到克级。该研究既为实现高效氢化反应提供了新的途径,也为异质结构和多孔超薄结构调控二维纳米材料电催化转移氢化性能提供了新思路。