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硼氮化合物被广泛应用于含能材料和光电材料中。本论文采用密度泛函理论（DFT）和完全活化空间自洽场及其二级微扰（CASPT2/CASSCF）方法,系统研究了几种硼氮化合物的爆炸性能和稳定性以及一个硼氮杂环分子的消除反应机理。所得到的主要结果归纳如下:（1）揭示了链状硼氮化合物的稳定性和放热性能与结构的关系。研究结果表明:链状化合物B2N4、B2N6和B2N8的能量随着连续氮原子数目的增加而增加。当硼原子和氮原子交替出现或者链末端的最大连续氮原子数目为3时,异构体的能量较低。键的解离能数值表明:硼原子比碳原子能够更有效地稳定富氮分子。此外,在氧气充足的条件下,链状硼氮化合物比链状碳氮化合物能放出更多热量。（2）设计了一种稳定性好的新型硼氮高能化合物:反式-1,2-二氨基-1,2-二硝基双硼化合物（DANB）。研究发现DANB有大的生成焓（2013.5 k J/mol）、质量燃烧焓（-26.4 k J/g）、爆炸热（5476.0 cal/g）和晶体密度（1.85 g/cm3）,使得其爆炸性能（爆速=10.72 km/s,爆压=51.9 GPa）优于FOX-7、CL-20、HMX和PETN等经典炸药。此外,DANB的触发键的解离能（357.8 k J/mol）高于FOX-7、CL-20、HMX和PETN,表明DANB有良好的热力学稳定性。（3）研究了用B═N结构取代C═C结构对含能化合物稳定性和爆炸性能的影响。研究发现用1～3个B═N结构取代TNT中的C═C结构,可使HOMO-LUMO能隙减小,晶体密度增大,爆炸性能增强,而且包含一个B═N结构的含能化合物的爆炸性能优于B═N数目更多的分子。由于B─N、C─N和N─N键的解离能依次减小,因此当硝基与六元环上的硼原子或碳原子相连时热力学稳定性最好。综合考虑稳定性、爆炸性能及感度等因素,只包含一个B═N结构且硝基与硼原子或碳原子相连的含能化合物是三类化合物中综合性能最好的。（4）揭示了一种硼氮杂环化合物的光消除和热消除反应的微观机理。通过研究6,7-二氢-54-苯并[d]吡啶并[2,1-f][1,2]氮杂硼烷（B4）在基态（S0）和第一激发态（S1）的消除反应路径,发现化合物B4的BH3消除和H2消除反应是两个具有高选择性的竞争过程。在加热条件下,化合物B4容易发生BH3消除反应,在S0态上的反应能垒为2.42 e V。在光照条件下,化合物B4会在S1态上发生H2消除反应,此反应是一个几乎无垒的过程。另外,化合物B4还可通过S1态和S0态之间的一个圆锥交叉点（S1/S0）x-1发生无辐射衰变生成基态的产物C4。本论文的研究结果可为硼氮含能化合物的设计与合成提供理论依据,有助于理解硼氮杂环化合物复杂的光化学反应过程。