氢键相互作用促进 MXene-水界面的瞬态能量输运
化学物理
2020-04-24 v1 应用物理
摘要
利用 MXene 进行光热转换的应用正在涌现，但这些应用相关的从 MXene 到附着表层的界面能量迁移机制仍未知。在本文中，通过全面的超快研究，我们报道了等离激元激发下能量从 MXene（Ti3C2Tx）向局部环境迁移的路径。我们的数据发现，在水中，能量耗散分为快速的氢键介导通道和慢速的晶格运动介导通道。实验结果表明，在水中，MXene 从光激发获得的能量中近 80% 在 7 ps 内作为氢键介导的快速通道迅速耗散到周围水分子中，剩余能量以约 100 ps 的时间常数作为晶格运动介导的慢速通道消失。快速能量迁移将导致 MXene-水界面显著的界面能量导纳 150-300 MW*m{-2}*K{-1}。将溶剂调为乙醇既可将通过快速通道的能量耗散收窄至 35%，又减缓热通道（400 ps）。为获得分子层面的认识，分子动力学结果表明不同溶剂在 MXene 表面形成氢键的能力显著不同。我们的结果表明，界面相互作用对于 MXene 表面有效氢键通道化激发耗散至关重要，为 MXene 的光热应用提供了重要见解。
引用
@article{arxiv.2004.11119,
title = {Hydrogen Bond Interaction Promotes Flash Energy Transport at MXene-water Interface},
author = {Jiebo Li and Zhen Chi and Ruzhan Qin and Li Yan and Xubo Lin and Mingjun Hu and Guangcun Shan and Hailong Chen and Yu-Xiang Weng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.11119},
year = {2020}
}
备注
J. Phys. Chem. C, Just Accepted Manuscript,2020