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随着人们环保意识的逐步增强和科学技术的不断进步，使得化学反应过程、溶剂和催化剂等的选择都向着清洁绿色、耗能低、效率高和具有可持续的方向发展。离子液体由于其特殊的物理化学性质，如具有可忽视的蒸气压、较强的溶解性、较宽的电化学窗口和可设计性等，受到了国内外化学研究者的广泛关注。与此同时人们已经意识到，离子液体大都具有吸湿性，水的存在会极大的影响离子液体的理化性质，如黏度、电导率、反应活性、极性、表面性质和溶解特性等，离子液体和水之间相互作用的研究至关重要。许多科学工作者对离子液体和水体系进行了理论和实验的系统研究。本论文对双三氟甲磺酰亚胺阴离子（[Tf2N]-）与1-乙基-3-甲基咪唑阳离子（[EMIM]+）组成的离子液体（[EMIM][Tf2N]）和水的相互作用进行了详细系统的研究。探讨了[EMIM][Tf2N]离子液体中水的存在状态，水对[EMIM][Tf2N]体系中阴阳离子间相互作用的影响等，为以后的动力学模拟提供可靠参数。论文首先采用密度泛函理论B3LYP/6-311+G（d,p）方法从优化几何构型、氢键相互作用能量、AIM等方面研究了[Tf2N]-（H2O）n（n=16）体系中双三氟甲磺酰亚胺阴离子和水分子之间的相互作用。[Tf2N]-阴离子有顺式（C1-[Tf2N]-）和反式（C2-[Tf2N]-）两种构型，通过偶极矩计算表明，C1-[Tf2N]-更易于与水分子形成氢键。不同数目的水分子在[Tf2N]-阴离子周围，主要以团簇结构存在。同时通过[Tf2N]-（H2O）n（n=16）体系中水分子的对称伸缩和不对称伸缩振动的光谱数据进一步验证水分子在离子液体中的存在状态。利用B3LYP/6-311+G（d,p）方法对1-乙基-3-甲基咪唑阳离子（[EMIM]+）和双三氟甲磺酰亚胺阴离子（[Tf2N]-）的相互作用进行了研究，根据计算结果选择了三个具有代表性的几何优化结构，深入探讨了其与水分子之间的相互作用。静电势能面计算表明，氢质子进攻的位置大都集中在[Tf2N]-阴离子的氧和氮原子周围，同时咪唑阳离子环上的氢也有一定的给予质子的能力。当向体系中加入少量水时，水分子倾向于同时与阴、阳离子形成氢键，成为阴、阳离子间连接的“桥梁”。随着水分子数的增加，离子液体和水分子周围的环境不断改变，水分子易于形成团簇结构与阴阳离子同时作用，偶极矩降低，离子液体的阴阳离子间的氢键相互作用逐渐减弱。通过对[EMIM][Tf2N]离子液体和水分子之间相互作用的系统研究初步探索了离子液体与水分子相互作用的微观机制、水分子的存在状态等信息，预测水分子的存在对离子液体的黏度、电导率、表面性质、亲水性和溶解度性质的影响，为[EMIM][Tf2N]离子液体更好的应用于制备纳米材料、酶催化等方面奠定了理论基础。