由于人类社会对煤炭、石油、天然气等化石能源的长期依赖,造成了由化石能源引发的环境、经济、政治等一系列问题,使得寻找替代化石燃料的新能源成为世界各国亟待解决的重大问题。近几十年来,太阳能、风能等清洁能源得到广泛应用,其中,核反应堆产生的能量成为许多国家缓解能源需求的首选方案。然而核能的利用仍然存在诸多需要解决的科学问题,如何安全处理乏燃料则是面临的挑战之一。锕系元素和裂变产物是乏燃料的主要成分,其放射性强且半衰期长,若不能得到很好的处理,则对人类生活环境存在极大的危害。因此,寻找高效的新型锕系元素分离剂迫在眉睫。锕系元素的强放射性和化学毒性给实验研究带来很大的困难和风险,计算机辅助设计配体的手段为锕系元素的分离带来了新的生机。本论文主要利用密度泛函理论,结合化学键拓扑分析方法系统地分析了锕系元素与COOCOO^2-和(HSiO_1.5)₈分子之间的几何结构特征,电子结构特征,原子之间的成键特性,通过分析分子表面的静电势能预测了裂变产物阳离子在锕系有机复合物上可能的吸附位点。第一部分主要运用密度泛函理论和化学键拓扑分析方法详细地阐释了AnO₂²⁺（An=U,Np,Pu和Am）与草酸根离子(C₂O₄^2-)形成复合物的分子结构、电子结构以及成键机制等特征。我们的计算结果与苏州大学王殳凹教授课题组的实验结果高度吻合,为利用草酸提取乏燃料中的锕系元素提供了微观机理方面的认识。研究结果表明An-O键主要是离子相互作用并伴随有一定程度的共价相互作用,而且电荷有明显的从氧原子向锕系元素转移的趋势。通过分析[AnO₂（C₂O₄）₃]^4-复合物的表面静电势能,预测裂变产物阳离子主要吸附在两草酸基团之间。第二部分我们首次提出了用T₈硅氧烷封装和吸附锕系元素,计算结果发现四价锕系离子主要以面内和面外加成的方式和硅氧烷结合。一系列的理论分析结果说明An和O原子之间主要存在以静电相互作用并有一定程度的共价键特征,共价相互作用在An（IV）&(HSiO_1.5)₈（An=U,Np和Pu）更明显,并且An（IV）@(HSiO_1.5)₈比An（IV）&(HSiO_1.5)₈更稳定。我们发现不同官能团的硅氧烷对An（IV）的吸附能力呈现出(HSiO_1.5)₈<(ClSiO_1.5)₈<(OHSiO_1.5)₈的趋势。此外,我们从理论上模拟了IR和UV-Vis光谱,为将来实验上区分两种物质提供借鉴。