以石墨烯為代表的二維功能材料近年來炙手可熱，這些明星材料在力學、電學、熱學和磁學等方面顯示出令人驚異的獨特性能。研究發展性能可控和成本低廉、能夠充分滿足實用化需求的類石墨烯二維納米碳材料的制備新方法和新技術，并揭示這些材料在能量存儲與轉換、催化等技術領域的應用潛力和構效關系，是國內外關注的富有挑戰性的一個重要課題。
在常規條件下制備的傳統碳材料之結構通常具有高度無序的特征，在低溫下合成二維納米碳材料通常需要依賴二維結構模板的限域誘導與輔助。將含碳前驅體引入硬模板材料的納米孔道內進行限域碳化是制備二維納米碳材料的常用手段，但模板材料二維納米孔道的結構特點導致含碳前驅體分子難以在模板內部均勻分布，最終所得產物多為尺寸不足數微米的納米碳薄片，較小的平面尺寸不僅限制了面內電子的連續傳導，亦難以通過組裝形成結構可控的宏觀體功能材料。此外，此類傳統的技術方法需要使用酸或堿去除模板，整體工藝路線對環境亦有無法回避的負面影響。
針對上述難題，精細化工國家重點實驗室邱介山教授領銜的遼寧省“能源材料化工”創新團隊繼前期工作后（與陜西師范大學雷志斌教授課題組合作，研究建立了一種模板輔助化學氣相沉積制備二維超薄碳納米篩新方法，以Thin-Sheet Carbon Nanomesh with an Excellent Electrocapacitive Performance為題，發表在《 先進功能材料》（ Adv. Funct. Mater.2015, 25, 5420-5427，被選為前內封面），提出基于可再生生物質分子在二維層狀晶體模板表面的長程有序自組裝策略，建立了超大面積二維納米碳材料的綠色制備與多尺度宏觀體的構筑新方法。與常規硬模板內部的二維限域孔道相比，生物質分子在層狀晶體敞開表面的吸附熱動力學與長程有序分布更加高效，碳化后獲得的納米碳薄片面積可達數百平方微米以上，而厚度僅為5-8納米，其aspect ratio（碳片lateral size與厚度之比值）介于6000-10000，具有優異的導電性與柔韌性。以生物質分子（明膠）為前驅體，以硼酸為層狀晶體模板，在納米碳薄片內原位摻雜引入硼和氮原子，一步法實現對納米碳薄片之化學組成和微觀結構的精細調變。此類超大面積納米碳薄片具有優異的柔韌性，可作為基本結構基元，基于多尺度自組裝機制而構筑二維柔性自支撐薄膜、三維超輕氣凝膠等。作為超級電容器電極材料，此類超大面積納米碳薄片及其自組裝構筑的二維薄膜宏觀體均表現出高比電容、超長循環壽命（15000次）及優異的高功率輸出能力；材料制備過程中的層狀晶體模板（硼酸）可通過簡單的溫和綠色化的水洗-蒸發結晶工藝循環利用。成果發表在材料科學領域國際著名期刊《 先進功能材料》（ Adv. Funct. Mater.）上，并被選為刊物正封面。該工作得到國家自然科學基金會的資助支持。
