二维纳米材料以其独特的电学、光学和催化等性质，吸引了科学界的广泛关注。作为重要的一类二维材料，二维过渡金属氢氧化物纳米片不但保持了二维材料的共性如高比表面积，还表现出了化学组成和晶体结构的多样性。丰富的活性位和较短的离子、电子扩散路径使得这类材料有望应用于能源存储、催化和水处理等领域，成为性能超越其他大部分纳米结构的备选材料。但是，与那些蓬勃发展着的二维纳米材料如石墨烯、过渡金属硫属化合物等相比，关于二维超薄过渡金属氢氧化物及其复合材料的可控制备和应用方面的研究还尚不多见。本论文旨在探索和发展全新的液相合成方法，用于大量制备二维过渡金属氢氧化物及其复合材料，同时对材料在水处理方面和催化方面的应用进行系统研究。本论文主要包括以下几个方面的内容:　　1发展了一种温和的“一锅煮”合成方法，用于大量制备过渡金属氢氧化物超薄纳米片(厚度小于5 nm)。利用SEM、AFM、XRD、TEM等手段对所得到的过渡金属氢氧化物纳米片进行了表征。根据上述表征，对纳米片的生长机理进行了深入讨论。作为该合成方法的拓展，还成功将纳米片生长在目标基底上。将高比表面积的FeOOH纳米片作为吸附剂，在重金属离子吸附中表现出了卓越的吸附性能，对PbⅡ和AsⅤ的吸附容量分别为114和109 mg/g。　　2.基于上述合成方法，设计和成功制备了一类具有新颖结构的贵金属合金/过渡金属氢氧化物复合纳米催化剂，由贵金属与过渡金属形成的合金空心球壳(PtNi、PdNi)以及包裹在其上的Ni(OH)2超薄纳米片所组成。高比表面积的Ni(OH)纳米片作为载体起到分散和稳定合金纳米颗粒的作用。PdNi-Ni(OH)2在Heck反应中表现出优异的催化性能，TON和TOF分别高达约3550000和148000/h，推测这主要归功于以下几点:a）合金中Ni和Pd的“协同效应”;b）由小尺寸PdNi组成的空心结构提供了更多活性位点;c）高比表面积的Ni(OH)2纳米片作为载体，可以稳定PdNi颗粒，抑制其在反应中的团聚。　　3.设计和制各了一系列γ-Al2O3负载的二维铁基合成氨催化剂。研究发现，载体的存在与否，不但显著影响催化剂的还原性质，而且还决定了活化后的催化剂的合成氨活性。除了催化剂粒径的影响，我们推测，这种显著的性能差别主要是由于负载型催化剂中金属-载体间的强相互作用。此外，通过向体系中引入单一钾助剂，对催化剂进行初步优化，得到了高活性和稳定性的合成氨催化剂。