二维层状材料因其优异的特性在电学，光学，机械，生物和能量储存等领域都具有极为重要的研究价值。尤其是作为催化剂在光解水产氢方面的应用，一直是研究学者们研究的重要方向。前期的相关研究工作中，二维层状材料在光解水产氢方面的应用多是以剥离本体得到的二维纳米片层直接作为催化剂，因为剥离本体得到的纳米片层具有比本体更为合适的带隙和界面。但是这种单独的片层结构在应用中仍然存在着许多局限性的问题，例如导电性较差无法实现载流子的快速迁移，光生电子-空穴对容易发生重组，缺少有效的反应活性位点等。为了解决这些问题，制备基于二维层状材料的异质结或其他具有特殊形貌结构的功能性纳米材料是非常有效的解决方法。SC CO2体系是一种非极性，低粘度，高渗透性的绿色溶剂体系，可以通过改变通入CO2的压力、温度及PH等影响因素，实现对溶剂性质和界面相行为的控制。目前许多研究报道已经证实该体系可以实现对二维层状材料本体的有效剥离，以及制备异质结或其他复合型纳米材料。因此，本工作中选取SC CO2体系作为反应体系来制备基于二维层状材料（石墨烯，MoS2, MoO3, WS2）的三种功能性纳米材料。通过这些材料特殊的自身带隙和结构特点来有效抑制光生电子-空穴对的重组，提高材料的导电性及有效的界面和反应活性位点，进而提高产物的光解水产氢性能。本论文的主要研究内容如下：　　（1）对SC CO2辅助下制备的二维2H-/1T-MoS2/Graphene三相异质结进行第一性原理分析计算　　成功设计并借助于SC CO2使2H-/1T-MoS2横向异质结与石墨烯片层进行纵向堆积制备出一种新型的三相二维材料。这种三相结构在实验中展示出明显增强的光电流密度用于析氢反应。第一性原理理论分析表明增强的光响应性能应该归功于这种三相结构的合理能带排列。更为特别的是，由于纵向之间强烈的界面电子耦合作用，电子可以通过高导电性的石墨烯片层跃迁至1T-MoS2相。随后，1T-MoS2相捕获的电子被用于填充横向异质结构中光激发2H-MoS2相所产生的光空穴，以此来抑制2H-MoS2相光诱导电荷迁移的重组过程。（2）以剥离的MoO3纳米片作为模板兼反应物，在SC CO2辅助下制备具有高效光催化产氢性能的α-ZrMo2O8菱形纳米片　　在 SC CO2的辅助下我们成功地合成了独特的由横向薄片堆积而成的α-ZrMo2O8菱形纳米晶体。基于晶型控制的理念，我们将二维的MoO3薄片同时用作模板和反应物来构筑α-ZrMo2O8纳米片。除了合理设计并成功制备出了独特的菱形α-ZrMo2O8纳米片之外，其显著增强的光催化产氢性能也突出了这种材料的优越特性。这种菱形α-ZrMo2O8纳米片的产氢速率可以达到5.81 mmol·g-1·h-1，这个数值要优于目前文献报道的多种MoO3和ZrO2相关催化剂。　　（3）SC CO2体系中，以WS2纳米片为基元来构筑富含缺陷的WS2/ZrO2复合物纳米晶体用于高效的光催化产氢体系　　本工作中，我们成功合成了具有规则四边形形貌且富含缺陷的WS2/ZrO2复合物。首先，最基础的步骤是在SC CO2体系中将本体WS2成功地剥离为单层或少层的WS2纳米片。然后，WS2纳米片的分散液与ZrO2的前驱体五水合硝酸锆在高温高压的SC CO2体系中反应得到了富含缺陷的WS2/ZrO2复合物。最后光电催化产氢以及光催化产氢的性能测试结果表明，这种具有特殊规则四边形形貌的复合物具有非常优异的光电化学产氢性能和光催化产氢性能。这种性能增强主要得益于二维材料特殊的带隙结构以及内部缺陷结构提供的大量活性位点。