自2004年发现石墨烯以来,二维(2D)纳米材料方面的研究取得了巨大进展。研究人员通过不同的方法合成了结构和性质可调的二维纳米片,并广泛应用于电子学、光子学、能量存储、药物输送和阻隔涂层等领域。然而,迄今所报道的二维材料种类仍然有限(不超过100种),而理论计算表明有2000多种层间为弱范德华力的层状化合物可以被剥离。制备新型的二维纳米材料并进一步研究其在光电等领域的潜在应用具有重要的意义。此外,优化合成工艺,调控二维材料的品质、产率和稳定性是此领域较为重要的课题。本课题致力于研究和寻求高效且稳定的分散体系,以期大量制备厚度较薄的二维纳米片。研究内容分为以下两个部分:(1)采用液相剥离制备了二维硼纳米片,探讨了不同剥离条件对于剥离的影响,研究了剥离动力学,通过多种表征手段,分析所得硼纳米片的结构和物理化学性质,并将其应用于电化学固氮反应;(2)采用液相剥离制备了二维卤化物(碘化铅)纳米片,研究了可能的剥离机理与影响因素,对所得PbI2纳米片的结构和性质进行了系统表征,进一步研究发现,PbI2纳米片具有优异的非线性光学性质,可应用于Q开关等光学器件。具体研究成果如下:(1)研究了 21种不同溶剂对二维硼纳米片的剥离和分散性能,发现了 6种新型有机溶剂,其中苯甲酸苄酯对硼的剥离效果最优。制备的硼纳米片的平均厚度为7.5 nm,最高分散液浓度达到0.2 mg mL-1,分散液的稳定性超过30天。(2)二维硼纳米片展现出优异的电催化还原氮气性能,最高NH3的生成速率为3.12 μg h-1 mg-1cat,NH3法拉第效率为4.84%,分别为体相硼的两倍和近四倍。实验和密度泛函理论计算结果显示,所制得硼纳米片的(021)和(003)晶面比例大大降低,而这些比例降低的晶面对氮气还原性能较差,从而电催化N2还原性能得到提升。(3)研究发现环戊酮可高效剥离制备二维碘化铅纳米片,其剥离动力学符合伪一级动力学方程。碘化铅纳米片分散液能够稳定六百多个小时,且具有较好的低温稳定性。(4)碘化铅纳米片分散液在515 nm的飞秒脉冲和532 nm的纳秒脉冲激发下具有较强的非线性饱和吸收光学性质。