大多数生物化学反应过程都需要借助液相环境发生。在荧光细胞成像等生命科学研究中,通过使用并观测特定染料分子荧光发射行为及其变化规律,可以对细胞内液相微环境的p H值、离子水平以及目标蛋白等生物大分子的分布情况进行实时探测,在细胞动力学等前沿生命科学研究中发挥了重要作用。在液相环境下,诸如分子间氢键相互作用、荧光猝灭等溶剂效应普遍存在,并对染料分子荧光发射及荧光动力学过程具有重要影响。利用超快光谱学手段对上述影响的作用机理加以研究,将对新型荧光探针设计、荧光成像等生命科学研究领域起到推动作用。在本论文中,我们选取两种常见的染料分子香豆素153以及罗丹明6G作为研究对象,并对这两种染料分子在液相环境下的荧光光谱及荧光动力学过程进行了实验研究。由于染料分子香豆素153可与苯酚形成分子间氢键,通过改变苯酚-环己烷混合溶剂中苯酚的含量,借助稳态及超快时间分辨荧光光谱系统,可以对液相下染料分子香豆素153荧光动力学受到激发态氢键的影响加以研究;另一方面,由于氧化石墨烯可以导致染料分子罗丹明6G荧光猝灭的发生,通过改变氧化石墨烯的浓度,结合稳态光谱及超快时间分辨光谱系统,可以对染料分子罗丹明6G不同荧光猝灭程度下激发态动力学过程加以探测。本论文的具体研究内容如下:（1）利用自主搭建的稳态荧光光谱以及时间分辨光克尔荧光光谱系统,对摩尔比分别为0、0.013、0.08和0.3的苯酚-环己烷混合溶剂中染料分子香豆素153的荧光发射及荧光动力学过程进行了系统的实验研究。实验发现,随着苯酚-环己烷混合溶剂摩尔比的增大,染料分子香豆素153的稳态荧光光谱整体发生红移,且红移程度随着摩尔比的增大而增大。与此同时,在含有苯酚的混合溶剂中,通过时间分辨光克尔荧光光谱发现染料分子香豆素153荧光发射频率随着延迟时间的增大发生连续红移,在此基础上,随着混合溶剂中苯酚比例的不断增大,荧光峰随延迟时间连续红移的现象也变得愈加明显。由于苯酚为极性分子且具有供氢能力,因此推断上述时间依赖的荧光红移现象与溶剂极性或分子间氢键相互作用有关。为了对两种可能的效应加以甄别,我们配制了摩尔比相同的苯甲醚-环己烷混合溶剂并重复了对染料分子香豆素153的时间分辨光克尔荧光光谱测量。实验发现,与单纯环己烷溶剂相比,摩尔比为0.3的苯甲醚-环己烷混合溶剂中染料分子香豆素153的荧光光谱发生了整体红移,但并未出现时间依赖的荧光光谱红移现象。由此可以推断,溶剂极性的增大只可导致染料分子香豆素153荧光光谱的整体红移,而在苯酚-环己烷混合溶剂中发现的时间依赖荧光光谱连续红移现象则是由染料分子香豆素153与苯酚形成的分子间激发态氢键所导致的。随着苯酚-环己烷混合溶剂中苯酚比例的增大,激发态氢键增强,溶剂化动力学过程加快,激发态氢键复合物向更低自由能状态弛豫的速率也相应增大,由此导致染料分子香豆素153时间依赖的荧光光谱红移加快。（2）利用稳态荧光光谱,时间分辨荧光光谱和超快时间分辨瞬态吸收光谱,对不同浓度氧化石墨烯引起的染料分子罗丹明6G荧光猝灭及其动力学过程进行了实验研究。实验过程中,我们首先对染料分子罗丹明6G的稳态荧光光谱进行了测量。实验发现,随着染料分子罗丹明6G-氧化石墨烯混合溶液中氧化石墨烯浓度的增大,罗丹明6G荧光光谱强度逐渐减弱,且荧光光谱峰值位置不断红移。在此基础上,通过时间分辨荧光光谱测量,发现随着混合溶液中氧化石墨烯浓度的增加,染料分子罗丹明6G的荧光寿命逐渐减小,且荧光寿命减慢速度在氧化石墨烯浓度达到60μg/m L后开始放缓。利用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱系统对染料分子罗丹明6G的激发态动力学进行了实验测量。实验发现,随着混合溶液中氧化石墨烯浓度的增大,染料分子罗丹明6G受激辐射信号强度逐渐减弱。与此同时,当氧化石墨烯浓度达到60μg/m L时,受激辐射信号初始阶段出现了一个新的快速弛豫过程,且随着氧化石墨烯浓度的继续增大,此过程变得愈加明显,弛豫过程由原来的双e指数衰减过程转变为三e指数衰减过程。研究表明,处于激发态的染料分子罗丹明6G与氧化石墨烯之间可以发生光诱导电荷转移过程,同时导致荧光强度的减弱以及荧光波长的红移。当氧化石墨烯浓度超过60μg/m L时,R6G-GO复合物浓度的增大将使得光诱导电荷转移过程加剧,据此判断R6G受激辐射信号中出现的新的弛豫过程是由R6G-GO复合物中发生的光诱导电荷转移过程所导致的。