Ti3C2TxMXene二维材料的超快动力学研究

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近年来,二维纳米材料因其既具有纳米材料的特殊性能,又具有良好的稳定性而被广泛应用到物理、生物、化学和医学等研究领域。Ti3C2Tx MXene作为一种新型二维纳米材料,不仅具备传统二维纳米材料的优点,还具有良好的导电性和亲水性,因此受到了科研人员的广泛关注。超快时间分辨光谱技术作为探测分子内部和分子之间动力学过程的重要手段,受到了人们的广泛应用。本篇论文中搭建了飞秒激光瞬态吸收系统,利用泵浦-探测技术探测异丙醇溶剂中Ti3C2Tx MXene二维纳米材料的分子动力学过程。实验中用到的样品Ti3C2Tx MXene是用氢氟酸(HF)对三元陶瓷MAX相进行化学刻蚀后得到的,它的二维层状结构为“风琴状”。在瞬态吸收实验中,我们测量了Ti3C2Tx MXene二维材料在异丙醇溶剂中的瞬态吸收光谱图,分别比较了400 nm泵浦光和800 nm泵浦光下改变泵浦光能量以及改变泵浦光的偏振方向后Ti3C2Tx材料的瞬态吸收光谱。使用400 nm和800 nm泵浦光分别激发Ti3C2Tx材料,吸收信号随时间改变的趋势为快速减小后缓慢递减,最后趋于平缓,我们认为这是由于载流子与声子耦合导致温度升高抑制了400 ps前样品的吸收。但当泵浦光能量足够高时,材料的吸收信号会在400ps后逐渐上升,这是由于载流子吸收高能光子,产生多激子;样品吸收峰值的波长为500 nm,随着泵浦光能量的增加,材料的吸收信号呈线性增加趋势,激发态的载流子增多,激发态吸收增强;我们使用origin软件对800 nm 8.5μJ泵浦光与探测光偏振方向垂直时500 nm波长下的瞬态吸收光谱进行拟合,拟合的范围是1.82524.81 ps,我们获得了两个寿命,分别是51.96±11.52 ps,182.42±16.79 ps;泵浦光波长为800 nm,时间为1 ps、波长为640680 nm范围内光谱产生了很强的吸收信号,我们对异丙醇溶剂进行信号采集,证明了这段吸收峰是由异丙醇溶剂产生的;对比了泵浦光与探测光偏振方向互为垂直与平行时的吸收光谱,发现在400 ps后垂直偏振吸收信号增强的趋势要高于平行偏振,这是由Ti3C2Tx材料对光吸收各向异性导致的,在各向异性衰减曲线中,曲线呈先增大在400 ps处迅速衰减后缓慢上升的趋势。
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