近年来,随着对以石墨烯为代表的二维纳米材料研究的不断深入,许多类石墨烯材料也受到了广泛关注,属于过渡金属硫化物家族的ReS₂就是其中之一。与传统的过渡金属硫化物（MoS₂、WS₂等）相比,ReS₂具有许多独特的物理、化学性质:首先,从块体材料到单层材料ReS₂始终为直接带隙半导体;其次,ReS₂具有较强的平面内各向异性;再次,ReS₂的光学和电学性质几乎不会随其层数的增加而发生改变。然而,此前对于ReS₂的研究大多是围绕着其力学、电学以及线性光学性质展开的,而其在非线性光学以及光电化学方向的研究还存在诸多空白。基于此,本文围绕ReS₂在非线性光学以及光电化学方面的性能及应用开展了以下几方面的研究工作:（1）ReS₂纳米片、薄膜的制备及转移讨论了多种层状ReS₂纳米材料的制备及转移的方法。首先,使用最为简便的机械剥离法制备得到了高质量的少层ReS₂纳米片。其次,为了满足后续实验中对ReS₂面积的要求,使用液相剥离法结合真空抽滤转移法,利用有机溶剂N甲基吡咯烷酮剥离得到ReS₂薄膜。最后,在总结剥离实验中的不足后,对实验进行了改进:基于混合热焓理论,确定了剥离ReS₂的最佳乙醇浓度,实现了ReS₂的绿色、高效剥离,并通过电泳沉积法转移得到厚度、面积均可控的ReS₂薄膜。借助拉曼光谱、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、原子力显微镜（Atomic force microscope,AFM）、透射电子显微镜（Transmission electron microscope,TEM）以及可见吸收光谱等表征方式对制备的ReS₂薄膜的质量进行了表征。这部分工作的完成为后续ReS₂在非线性光学以及光电化学性质的研究和应用打下了坚实的基础,也为其他二维材料的绿色、高效制备提供了参考。（2）ReS₂薄膜的非线性光学特性测试根据理论基础以及实验室条件,搭建了一套飞秒Z-scan测试系统,并使用该系统对不同厚度的ReS₂薄膜的非线性光学特性进行了研究。结果表明,ReS₂具有明显的可饱和吸收特性,且这种非线性光学特性会随着材料厚度的增加而增强。通过对Z-scan实验数据的拟合计算,得到了ReS₂薄膜的可饱和吸收系数、三阶非线性极化率虚部、品质因数等重要非线性光学参数,为后续ReS₂在非线性光学方向的应用提供了理论基础。本部分工作与第四部分工作一同发表于SCI期刊:Journal of Lightwave Technology（IF:3.652）（3）ReS₂被动调Q脉冲激光特性研究基于ReS₂的这种可饱和吸收特性,将ReS₂纳米片放置在光纤跳线头端面,形成可饱和吸收体,并以此作为调Q器件,在1.5μm通信波段的调Q光纤激光器中获得了中心波长为1532 nm,最大重复频率为64 kHz,最大单脉冲能量为38 nJ的稳定脉冲输出。这部分工作为ReS₂在非线性光学方向的应用,为后续锁模激光器的搭建提供了实验基础。此工作发表于SCI期刊:Optical and Quantum Electronics（IF:1.168）。（4）基于ReS₂可饱和吸收体的锁模光纤激光器的研究首先,以调Q实验为基础,对ReS₂可饱和吸收体进行了改进:将ReS₂薄膜上下两层分别铺在一根微纳光纤上,形成独特的“三明治”结构,以提高光与物质的相互作用。其次,通过自主搭建的双轴功率扫描系统对该ReS₂可饱和吸收体的可饱和吸收特性进行了表征。最后,以此作为锁模器件,在1.5μm通信波段的锁模光纤激光器中,得到了中心波长位于1563.3 nm,脉冲宽度为3.8 ps的稳定锁模脉冲。这部分工作将ReS₂在非线性光学方向的应用进行了完善,同时也为其他可饱和吸收体的制备提供了新的思路。本部分工作与第二部分工作一同发表于国际权威SCI期刊:Journal of Lightwave Technology（IF:3.652）。（5）ReS₂光电化学特性的研究以ReS₂为光电极,自制的三电极系统光电化学反应池为反应器,研究了不同厚度的ReS₂薄膜的光电化学特性。得到了响应时间为亚秒级、响应大小为微安级的稳定、快速的光电流,并结合阻抗曲线的测量结果,对ReS₂的光电化学特性进行了分析。通过第一性原理计算得到单层、两层、块体ReS₂的能带结构、有效质量以及电子能态密度,从能带的角度更好地解释和理解上述光电化学反应过程,同时也为ReS₂光电化学特性的调控打下了理论基础。这部分工作为ReS₂的光电化学特性的研究提供了实验依据,同时也为基于ReS₂的光电探测器等其他太阳能转换设备的制造、研究及应用打下了基础。此工作发表于SCI期刊:Materials and Design（IF:4.525）。