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随着化石燃料的不断消耗以及环境污染的日益加剧,开发利用清洁、可再生能源迫在眉睫。能源转化和储存技术是近年来的研究热点,其中,锂离子电池和电催化分解水分别在电化学能源储存和转化领域极具前景。二维纳米材料由于其纳米级厚度、比表面积大等优点引起了研究者的极大关注并有望广泛应用于新能源领域。纳米材料的物理化学性质与其尺寸、形貌、结构和组成密切相关。因此,制备特殊形貌的二维功能纳米材料对能源转化和储存技术的发展具有重要的意义。本论文通过简单的水热反应和热处理,成功地构筑了一系列二维筛状或三明治状纳米材料,并探索了其在锂离子电池、析氢反应（HER）和析氧反应（OER）中的应用。主要研究成果如下:（1）基于低晶格失配原理,以Fe Fe2（PO4）2（OH）2纳米片为前驱物,首次设计合成了新颖的二维单晶磷酸铁锂纳米筛,并研究了其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。该二维磷酸铁锂纳米筛独特的形貌和晶体结构对其在锂离子电池中的储锂性能有重大影响。一方面,该二维纳米筛具有均匀多孔结构,增大了反应界面并促进了电解液的浸润和渗透。另一方面,该单晶磷酸铁锂纳米筛具有[010]晶体取向,并有效地缩短了锂离子扩散距离,从而极大程度地加快了锂离子扩散速率。因此,该独特的磷酸铁锂纳米筛展示了优异的储锂性能,例如:极高的比容量、卓越的循环稳定性、优异的倍率性能以及良好的低温性能。（2）采用相同的条件制备FeFe2（PO4）2（OH）2前驱物作为牺牲模板,再通过简单的碳包覆和惰性气氛下热处理,获得了新颖的二维三明治状磷酸铁锂纳米复合材料。结果显示,三明治状磷酸铁锂纳米复合材料作为锂离子电池正极材料展示了突出的储锂性能。主要体现在以下两个方面:一是优异的循环稳定性;二是卓越的倍率性能。独特的三明治状结构是影响二维三明治状磷酸铁锂纳米复合材料电化学性能的关键因素。首先,磷酸铁锂纳米颗粒尺寸小且均匀分布于二维三明治状石墨化碳片中,既可以缩短锂离子扩散距离,又可以增大材料的比表面积,从而显著提高电极材料的充放电容量;其次,二维石墨化碳片不仅可以使材料的导电性增强,还可以有效地防止磷酸铁锂纳米颗粒在长期充放电循环过程中团聚和脱落,因而可以明显提高电极材料的循环稳定性和倍率性能;最后,二维石墨化碳片具有大的比表面积和均匀多孔结构,有利于电解液向磷酸铁锂纳米颗粒表面的扩散传输以及电解液的浸润和渗透,从而极大地促进了锂离子在电极/电解液界面的交换。（3）基于上述的FeFe2（PO4）2（OH）2前驱物以及同样的碳包覆方法,得到中间产物,再将中间产物置于还原气氛中高温煅烧,成功地制备了二维三明治状磷化二铁纳米复合材料（Fe2P/GCS）。该新颖的三明治状磷化二铁纳米复合材料既可以作为锂离子电池负极材料用于电化学能源储存,又可以作为析氢催化剂用于电催化能源转化。研究表明,三明治状磷化二铁纳米复合材料作为锂离子电池负极材料具有优良的循环稳定性和卓越的倍率性能。由于三明治状磷化二铁纳米复合材料具有颗粒尺寸小、导电性良好、比表面积大、多孔性、电解液易浸润和渗透、结构稳定等优点,因而其在锂离子电池的应用中循环稳定性和倍率性能明显改善。同时,三明治状磷化二铁纳米复合材料作为析氢反应催化剂展示出了高效的催化活性和卓越的稳定性。通过将三明治状磷化二铁纳米复合材料与磷化二铁颗粒的电催化性能作比较,可以得出三明治状磷化二铁纳米复合材料优异的HER性能主要取决于其独特的三明治状结构。首先,二维石墨化碳片具有优良的导电性,可以提高电子转移速率,从而促进电催化反应的进行;其次,该材料具有多孔结构和大的比表面积,可以暴露更多的活性位点,增加电解液和磷化二铁纳米颗粒的接触面积,从而大幅度提高催化效率;最后,二维三明治状石墨化碳片使单分散的磷化二铁纳米颗粒紧紧包覆在其中,可以有效地防止磷化二铁纳米颗粒从碳层中脱落或在长期的电化学反应过程中团聚,因而使材料的电催化稳定性得到明显提高。（4）以NiMn3O7.H2O纳米片为牺牲模板,经过简单的高温热处理,获得了二维镍锰复合氧化物纳米筛（NiMnO NM）。镍锰复合氧化物是一种二元过渡金属复合氧化物,具有单一过渡金属氧化物的复合效果,可以通过充分利用各组分的协同作用来改善过渡金属氧化物固有的物理化学性质,例如:电子导电性和活性位点密度,从而有效地提高材料的电催化性能。同时,该镍锰复合氧化物纳米筛独特的二维筛状结构使其作为电催化剂具有明显的优势。一方面,二维镍锰复合氧化物纳米筛具有大的比表面积,其可以为电解液提供大的接触面积。另一方面,二维镍锰复合氧化物纳米筛具有多孔结构,促进了电解液的浸润和渗透,从而加快了电催化反应的进行,显著提高了催化效率。因此,在电催化析氧测试中,该镍锰复合氧化物纳米筛表现出了优异的电催化性能,例如:低的起始过电位（270 mV）、低的Tafel斜率(41 mV dec-1)、大的电化学活性面积和突出的稳定性。（5）采用NiMnO3纳米片作为牺牲模板以及廉价环保的葡萄糖作为碳源,通过随后的水热反应和热处理,得到了新颖的二维三明治状镍锰合金纳米复合材料（CS@Ni-Mn）。该二维三明治状镍锰合金纳米复合材料作为碱性析氧电催化剂具备诸多优势,例如:导电性良好、比表面积大、电解液易浸润和渗透、活性位点多、结构稳定等,因而其表现出了卓越的电催化性能。电催化析氧测试结果显示,这种独特的二维三明治状镍锰合金纳米复合材料具有低的起始过电位（250 mV）、低的Tafel斜率(40 m V dec-1)和优异的稳定性。