界面在自然界中无处不在,许多化学、环境、生物和催化等过程都在界面上进行,从微观分子角度理解界面的结构和动力学对分析界面过程具有重要意义。常规实验手段因缺乏高度的界面选择性与时间分辨率（10-12-10-15s）无法用于界面研究,而非线性光谱学的发展从分子层次上为理解界面结构动力学提供了可能。基于此,本学位论文主要利用实验室自主搭建的非线性光学平台,即和频（SFG）光谱和超快红外光谱,研究了空气/电解质水溶液界面微观结构及半导体纳米晶体（NCs）表面配体的结构动力学。具体包含以下三个方面的内容:第一部分:了解空气/电解质水溶液的界面微观结构对海洋化学、电化学以及生物环境等具有重要意义。利用SFG光谱技术,研究了空气/水溶液界面SCN-阴离子的吸附行为与分子取向。通过定量偏振分析确定了 SCN-阴 离子在空气/硫氰酸钠（NaSCN）水溶液界面的分子取向约为44°（相对界面法线）,并且当体相浓度在0.5mol/kg-13 mol/kg范围内,界面分子取向几乎不变。基于Langmuir吸附模型确定了 SCN-阴离子在空气/水溶液界面的吸附自由能为-1.53±0.04 kcal/mol。此外,在空气/15 mol/kg NaSCN水溶液界面观察到一个新的SFG吸收峰,DFT计算进一步表明SCN-阴离子可能在空气/水溶液界面处形成特定的离子簇或离子对结构,还观察到Na+和K+对SCN-阴离子在空气/水溶液界面的结构具有特定阳离子效应,表明离子协同性对空气/水溶液界面的离子结构具有重要影响。第二部分:表面配体的结构动力学对半导体NCs的合成、光电性质以及磁学性质等具有重要影响。合成了三种不同粒径的硒化锌（ZnSe）NCs,粒径分别为5.6 nm、6.7 nm和8.5 nm,利用配体交换的方法将SCN-阴离子修饰在ZnSe NCs表面,傅里叶变换红外（FTIR）光谱表明,结合在ZnSeNCs表面的SCN-阴离子的CN伸缩振动吸收峰从2055 cm-1蓝移至2080 cm-1。进一步的超快红外光谱数据表明SCN-阴离子的伸缩振动弛豫时间明显变短,表明SCN-阴离子与ZnSe NCs表面Zn2+结合并受到电子耦合和振动耦合的影响。随着ZnSe NCs粒径的增大,SCN-阴离子表面配体的转动时间常数逐渐增大,由6±1 ps、1 8 ± 2 ps到32±3 ps,表明配体分子在ZnSe NCs表面处于受限环境。此外,通过同位素标记的手段还观察到ZnSe NCs表面配体间的振动能量传递过程。第三部分:合成了三种卤化铅钙钛矿（CsPbX3,X=Br,Cl/Br,Br/I）NCs,使用具有红外活性的SCN-阴离子修饰在NCs表面。荧光（PL）光谱结果表明SCN-阴离子配体修饰前后PL强度分别提升了约10%、220%和30%,表明SCN-阴离子可明显钝化表面缺陷。配体修饰前后的CsPb（Br0.5C10.5）3 NCs的PL寿命衰减曲线表现出明显不同,配体修饰后的CsPb（Br0.5Cl0.5）3 NCs具有更长的辐射复合寿命,由7.1 ns增加到7.4ns,而瞬态吸收（TA）光谱在配体修饰前后却表现出相似的激子漂白衰减曲线,这可能是由于电子和空穴的不同贡献比例所导致的。FTIR光谱表明在NCs表面的SCN-阴离子存在三种不同的CN伸缩振动模式,振动吸收峰分别位于2018 cm-1、2042 cm-1和2165 cm-1,对照实验表明配体修饰主要取代了NCs表面的油胺（OAm）配体。对位于2042 cm-1的振动吸收峰进行进一步的超快红外光谱测试,数据表明溶液中游离的SCN-阴离子的振动寿命为2.0±0.3ps,而结合在NCs表面的SCN-阴离子的振动寿命为8±2 ps,表明SCN-阴离子和NCs表面存在明显相互作用,即SCN-阴离子以一种化学吸附的方式结合在NCs表面,可能与表面的Pb2+结合。