本论文采用量子化学的方法理论研究了具有良好应用前景的新型高能低感炸药FOX-7的热分解机理及晶体特性。由于FOX-7有两种同分异构体,本论文首先用密度泛函的方法研究了FOX-7及它的两种同分异构体的分子构型、电子结构及特性,探讨各种同分异构体作为炸药的可能性。计算结果表明,从分子构型、键级、NBO电荷、二阶稳定化能以及分子的总能量、前线轨道分析均表明FOX-7在三种同分异构体中稳定性和共轭性最好,顺式异构体稳定性最差;反式异构体氢键多,共轭性、对称性较好,其稳定性明显好于顺式异构体,但是否可以作为高能低感炸药还有待于进一步研究。由于目前难以从实验上准确确定FOX-7的热分解机理,本论文采用从头算分子动力学方法模拟气相FOX-7的热分解行为,从中得到FOX-7的各种可能的分解途径,再用分子轨道的方法在更高水平上计算出各种类型反应的能垒,确定主要的热分解路径。最后在较高能量水平下采用化学反应动力学理论,计算能垒差异不大的两种分解路径的速率常数,从而确定在不同温度下哪一种分解方式占主导地位。从头算分子动力学模拟及分子轨道方法计算表明,气相FOX-7的分解存在多种分解方式,按起始步的不同可分为三类:C-NO₂断裂,硝基-亚硝基异构化,氢转移,其中C-NO₂键断裂是最主要的起始分解方式;在不同量子化学水平下计算结果均表明,C-NO₂键断裂能均比异构化反应能垒略高,氢转移的反应的能垒最低,但是氢转移的反向反应能垒比正向反应能垒低得多,因此在反应中并不占主导作用。在较高水平G3MP2B3下得到的能量计算C-NO₂键断裂和硝基异构化两种起始分解方式在不同温度下的反应速率表明,在高温下C-NO₂键断裂是主要的起始分解方式,低温下异构化反应速率更高,是FOX-7的主要分解方式,该结论较合理地解释了现有FOX-7主要起始分解路径存在的争议。本研究表明,主要分解方式不能完全由反应能垒决定;反向能垒的高低会影响正向反应的发生;不同温度下,主导分解方式可能存在不同。由于高温下FOX-7分解会产生NO₂,因此研究了NO₂与FOX-7的反应,结果发现在NO₂存在下,FOX-7分解的最大能垒降低,表明NO₂会对FOX-7分解起加速作用。分子动力学模拟及分子轨道计算表明FOX-7的反式异构体的分解也以C-NO₂键断裂为主,硝基和氢协同断裂也是很重要的起始分解方式,但它的分解比FOX-7分解所需能量低,因此不如FOX-7稳定。应用量子力学方法从理论上计算和预测FOX-7晶体的分子的结构和振动光谱,为认识FOX-7分子间相互作用和FOX-7特殊的稳定性提供了理论依据。采用密度泛函理论考察了FOX-7气相和固相的分子结构和振动性质,计算得到的晶体分子的构型和实验结果较吻合。气相FOX-7的红外光谱和文献值一致。通过气相和固相振动频率的研究,发现分子间氢键影响振动模式。频率的漂移和气相与固相的分子构型的变化相关。用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势方法,采用局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）两种交换关联函数计算了FOX-7晶体在常压和高压下的结构和物理性质,讨论了FOX-7晶体的晶体结构和分子构型随压力的变化。计算得到常压下的分子内几何构型和实验值较吻合,并从理论上得到了FOX-7晶体的一系列物理性质。LDA和GGA对高压下FOX-7优化得到了一定压力范围内晶胞参数、晶格能量及晶体内分子构型随压力变化的规律。