近几十年来,功能性纳米材料因其具有优异的化学、物理性质而备受众多领域的关注,如材料、化学和能源方向等。为获得更佳的物化性能,人们花费了大量的精力对纳米材料进行相关的调控合成;如何完成有效的设计、可控的制备以及成功的应用仍然是目前研究的热门课题。更为重要的是,对调控纳米结构背后所包含的微观机理的研究尚不深入。基于以上的研究背景,本论文为优化材料的光电性能对若干纳米结构进行调控合成,并借助超快瞬态吸收光谱(辅以紫外可见吸收光谱、荧光光谱等手段)对若干精心调控的微纳体系进行深入的机理研究,获悉并揭示结构调控不仅会导致材料的电子结构、能带结构发生变化,而且也会影响与其光生载流子、激子等相关的动力学过程。本论文的主要工作是本人独立开展的采用超快光谱研究一类金属有机框架(MOF)材料UiO-66-NH2中不同方式的铜离子掺杂所带来的位置效应及相关动力学作用机制。我们设计并构筑了两种铜离子掺杂的MOF体系(即孔隙掺杂的Cu@UiO-66-NH2和双金属组装的Cu-UiO-66-NH2),并借助超快光谱手段发现铜掺杂均促进了 MOF 的 LCCT 态(ligand-to-cluster charge transfer state)的弛豫动力学,且促进的顺序为 Cu-UiO-66-NH2>Cu@UiO-66-NH2>UiO-66-NH2;这与三种MOFs在可见光下的光催化析氢活性测试中观察到的趋势一致。这些发现强调了在Zr-MOF系统中铜掺杂位置的微妙影响,对今后基于MOF体系合理设计金属掺杂的具体位置来促进光致电荷分离、抑制有害电荷复合行为具有启发价值。阴离子调控二维钙钛矿(PEA)2PbXnY4-n的发光和激子动力学研究是本人独立开展的另一项工作。借助紫外可见吸收光谱、荧光光谱和瞬态吸收光谱等技术,我们发现:随着卤素I取代Br的比例增加,钙钛矿的激子吸收峰、发射峰和漂白峰发生渐进的红移,激子动力学弛豫时间逐渐加快,这是由于1取代Br抬高了钙钛矿的价带。另外我们在物理混合的混合钙钛矿中也发现了该现象。这些研究为基于混卤素二维钙钛矿的光电材料设计提供了有价值的思路。另外,还利用超快瞬态吸收光谱研究了低聚物OPB(oligo phenylene butadiynylene)光催化中涉及的载流子动力学。合作者提供了催化前后自组装的低聚物OPB样品,并发现高度有序的结构是保持光催化活性至关重要的因素。我们的超快光谱表征给出了契合的机理解释:光催化后的结构失序会在其带隙内产生长寿命的缺陷态,不利于光催化全解水。