异戊醇是一种新型可再生生物质燃料,比传统乙醇燃料性能更加优异。由于异戊醇的潜在应用价值,已经出现了异戊醇燃烧反应和燃烧机理的相关研究,建立了异戊醇的综合燃烧模型。对前人的研究进行深入分析发现,异戊醇燃烧模型建立中数据不够完善,同时也缺乏从量化角度对其反应机理的深入探究和重要反应机理动力学数据的详细分析。异戊醇燃料燃烧机理的充分探究是对其合理利用的开始,随着实验技术的发展和理论研究的深入,异戊醇燃烧反应的研究有待进一步的推进。本研究在前人工作的基础上,从实验测量、理论计算、模型验证三个方面对异戊醇的燃烧反应动力学进行了系统研究。利用同步辐射真空紫外光电离质谱（SVUV-PIMS）结合射流搅拌反应器（JSR）开展了异戊醇常压下的热解和氧化燃烧反应实验研究。在800-1150 K开展异戊醇常压热解实验;在700-1100 K,当量比0.5、1和2条件下开展异戊醇常压氧化实验。热解和氧化定性和定量分析了烷烃、烯烃、炔烃、醛类、过氧化物、芳香烃等反应产物,并进行了同分异构体的区分,为后续进一步开展异戊醇热解和氧化动力学研究奠定了基础。异戊醇单分子解离反应是热解和氧化反应中的重要机理,首先开展了异戊醇单分子解离反应动力学理论研究,分别讨论了异戊醇的有势垒反应和直接断键反应。有势垒反应的量化研究中,以CCSD（T）/CBS方法获得的势垒作为基准,不同的DFT方法与之进行对比,发现M06-2X-D3（0）/def2-TZVP方法的无符号误差最小,对当前的体系最为合适。研究发现,有势垒反应中,多结构扭转非谐性效应对速率常数具有很大的影响;直接断键反应中采用不同的多参考方法,以及不同反应路径活化空间的选择,均对速率常数具有较大影响。通过动力学研究可知,脱H2O的反应和C-C键断键反应在整个单分子反应中占据主导。高精度量化研究为异戊醇的单分子解离反应提供了可靠的热力学和动力学数据。在异戊醇单分子热解反应动力学研究的基础上,开展异戊醇和OH自由基的动力学研究。OH自由基的H提取反应在热解和氧化燃烧反应中都占据重要组成,同时它是大气对流层中的关键自由基,因此对该反应进行了重点研究。采用激光光解耦合激光诱导荧光（LIF）方法、微波放电分子束质谱（DF-MS）方法、低压激波管（LPST）方法得到异戊醇和OH在293-409 K、300-905 K和970-1274 K三个温区的实验速率常数,并通过理论计算得到异戊醇和OH自由基的总包反应和各位点反应的动力学参数。考虑了异戊醇中不同C/O位点和分子结构本身对反应速率的影响,如过渡态的成环结构、分子空间位阻、分子间弱相互作用等,并对影响速率常数的动力学参数进行了详细的探究。实验和理论研究均发现,OH自由基的H提取反应在500 K以下具有负温度效应,超出500 K时呈现正温度效应。同时研究发现,α-位的H提取反应是主要的反应通道,而O-位的H提取反应则最难发生。对异戊醇+H/CH3的H提取反应及产物自由基进行了理论研究。H原子和CH3自由基的H提取反应均可以视为一步反应,忽略了反应络合物和产物络合物的影响。与CH3自由基相比,H原子的H提取反应遵循Evans-Polanyi规则。H提取反应生成的燃料自由基由分子内H转移发生异构化反应,自由基经过β-解离发生断键反应,生成各种烯烃、烯醇、醛等物质。对异戊醇自由基进行反应动力学研究,探究其在高压极限条件（HPL）下的速率常数和主要反应路径在0.01-100 atm压力下的速率常数。研究发现,异戊醇自由基的碳链较短,容易发生1,4-H和1,5-H迁移异构化反应。在后续β-解离反应中,C-C断键反应比C-H键的断键更有利。其中O位点上的自由基的β-解离最易发生。通过不同反应通道之间的速率常数对比发现,300-600 K间以异戊醇自由基异构化反应为主,600 K以上以C-C键断裂为主。由上述研究得到的动力学参数对文献模型中的异戊醇子机理进行了更新,建立了一个基于量子化学反应路径及速率常数的异戊醇燃烧反应动力学模型。结合异戊醇的同步辐射光电离质谱实验研究、理论计算和反应速率测量实验,对异戊醇燃烧反应动力学模型的关键反应进行了更新,并用实验结果对异戊醇模型进行了验证,模拟结果能够很好地预测SVUV-PIMS的实验结果。对模拟结果开展了生成速率（ROP）分析和敏感性分析,发现在异戊醇热解和氧化过程中,H提取反应均占据主导地位,而单分子解离反应贡献则相对较弱。分析发现,对异戊醇热解贡献最大的是CH3和H原子的H提取反应,而在氧化过程中贡献最大的则是OH的H提取反应。在结论和展望部分,对本论文工作进行了总结,利用SVUV-PIMS得到产物的电离能和产物浓度信息,对同分异构体进行有效区分,获得热解和氧化反应产物随反应时间和温度变化的浓度曲线。利用高精度理论方法为异戊醇初始反应和二次反应机理提供了较为准确的动力学数据;实验和理论相结合的方法可以得到较为准确和全面的异戊醇的反应速率;通过理论计算对异戊醇燃烧反应机理进行详细分析,并对其进行有效验证,为今后异戊醇燃烧模型的优化和改进提供可靠依据。