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二维（two-dimensional,2D）材料因超薄的二维结构,大的比表面积,独特的物理、化学、光学和电学性质,在光电子器件、电催化、光催化、超级电容器、太阳能电池和传感等领域极具吸引力。目前被广泛研究的2D材料有石墨烯、MoS2、WSe2、硅烯、黑磷等,这些材料多为具有晶体结构的导体或半导体材料。另外,Si02作为一种传统的绝缘材料,因热稳定好、制备条件温和、水解缩合能精准控制、容易表面修饰等特点,在分离、吸附、催化、光学、电学、药物输送和化学传感等领域具有广泛的应用。现如今,很多形貌的纳米Si02已经被成功合成,然而超薄的2D Si02却鲜有报道。可能的原因是自然界中缺乏层状前驱体,2D Si02无法通过剥离获得;同时Si02为sp3杂化,硅源水解的策略也很难制备二维结构的Si02。因此,开展2D Si02的制备及应用研究,不管是对2D材料还是纳米二氧化硅材料都将具有重要意义。基于此,本文首先提出了超薄的、大尺寸的Si02纳米片（nanosheet,NS）的制备方法,然后以Si02 NS为模版或前驱体,制备了 2D树枝状金（2D AuDNS）、介孔有机SiO2 NS（mOSiO2NS）、单质介孔硅纳米片（mSiNS）,并分别探讨了他们的可能应用。具体研究内容如下:（1）Si02 NS的制备、表征与机理探讨:通过乙酸乙酯辅助,预聚合的硅源TEOS-32在碱性条件下水解,在水溶液中成功制备出高质量的2D Si02 NS。有趣的是,同等条件下,未预聚合的TEOS水解则无法得到Si02 NS,只能得到超小尺寸的溶胶。我们探讨了 Si02 NS的形成机制,TEOS-32中的部分TEOS发生预聚合,利于进一步水解和聚合,水解之后首先形成小尺寸的中间态二氧化硅颗粒,随后颗粒表面局部区域通过氢键与乙酸乙酯连接,在乙酸乙酯的疏水引力与颗粒自身静电力的共同驱使下,颗粒自组装形成二维碎片,随着TEOS-32的水解,二维碎片不断被填充并生长,最终形成大尺寸、超薄的Si02 NS。实验表明,硅源、乙酸乙酯用量对Si02 NS的形成影响很大,温度对其影响不明显。在优化的条件下,当在室温下pH为12时,原料用量体积比为水:TEOS-32:乙酸乙酯=10:1:1时,得到形貌最优的Si02 NS,其横向尺寸为3-5 μμm,厚度约5-7 nm。Si02 NS的成功制备丰富了 2D材料及二氧化硅家族的种类,同时这种自下而上的制备方法也为其他2D材料的设计提供了参考。（2）基于Si02 NS为模板的2D树枝状金的制备及其生物医学应用:以Si02 NS作为金沉积的基底,结合扩散-限制-聚合策略,制备了 2D Au DNS/Si02 NS复合材料。Si02 NS表面富含大量硅羟基,容易进行表面修饰,超薄的二维结构使其成为制备其他2D材料的优良模版。二维金具有向异性表面等离子体共振,能够吸收近红外光并转换成热,但直接制备二维结构的金难度很大。故本工作设计以SiO2 NS为模版,通过表面氨基修饰吸附HAuC14,无需表面活性剂和稳定剂,在溶液中制备可转移的、具有干净表面的2D Au DNS/SiO2 NS。通过改变还原剂的种类和用量,调控Au DNS的尺寸（60-650 nm）和紫外吸收峰的中心位置（605-1000 nm）。经测定,Au DNS的光热转换效率为13.8%,并具有良好的稳定性。2D Au DNS/SiO2 NS在体内和体外的光热治疗效果被进一步评价。此外,在修饰4-MBA和anti-Her2之后,Au DNS可以用作SERS的基底,实现对MCF-7细胞的特异性检测。（3）mOSiO2 NS的设计、合成及其在膜分离中的应用:探讨了在SiO2 NS表面生长异质二维材料之后,我们也将其作为模版生长同质介孔二氧化硅,并成功合成了 mOSiO2 NSs。由于同质同源,很容易在SiO2 NS两侧沉积介孔有机二氧化硅层,借助实心层和介孔层组成与结构的差异,NaBH4或Na2CO3溶液可以选择性地刻蚀结构不稳定的中层间sSiO2 NS。通过改变反应条件,调控介孔有机二氧化硅的孔径（4-24nm）和厚度（16-27nm）。由于纳米片的横向尺寸较大,制备的mOSiO2 NSs能够通过真空过滤,堆积成高度填充且定向的膜,介孔为分子或纳米粒子提供通道。mOSiO2 NSs作为分离膜的分离性能被进一步考察,结果表明,基于这种mOSiO2 NSs的纳米过滤装置可以成功分离不同尺寸的卵白蛋白/细胞色素c（OVA/cyt c）或Ag/Au纳米粒子,为纳米尺寸的分离提供了新的策略。（4）mSiNS的制备及其在锂离子电池中的应用:为了拓展SiO2 NS的应用,我们进一步以SiO2@mSiO2 NS为原料,通过Mg还原,制备了 mSiNS。二维Si纳米片制备困难的主要原因是二维硅前驱体的缺乏,我们设计合成的Si02@mSiO2 NS为mSiNS的制备提供了原料。Si作为锂离子电池负极材料,具有超高的理论容量,但在嵌锂/脱锂过程中巨大的体积膨胀大大降低了其循环稳定性。二维超薄硅纳米片能够缓冲结构应力,缓解体积膨胀,从而降低Si材料因体积膨胀造成的容量损失。为了进一步增强其循环性能,我们对mSi NS进行碳层包覆。电学性能测试结果显示,作为锂离子电池负极材料,mSi@C NS复合材料具有很高的可逆容量（1700 mAh/g以上,电流密度:1000 mA/g）,并表现出优异的倍率性能,甚至在4000mA/h的电流密度下,实现1000圈的长循环之后,可逆容量仍在900 mAh g-1以上。因此,这种硅/碳复合材料在能源存储领域具有极大的潜在应用价值。