硝基化合物等烈性爆炸物若使用不当,引发的恐怖袭击会造成无数的人员伤亡和惨重的经济损失。因此,精确、灵敏、快速地检测爆炸物显得至关重要。目前常用的检测方法有警犬探测,以及现代化的高精尖的分析仪器等技术。近年来,极具潜力的光学检测因其快速经济且便于携带越来越受到人们关注。具有独特的结构特性以及光学性质的发光有机金属骨架(LMOFs)在2009年首次用于检测爆炸物,此后,对于它作为荧光探针用来检测爆炸物的研究逐年增加。然而,对于LMOFs的发光机理及其对于爆炸物的检测机理的研究仍十分罕见,揭示这些机理有助于设计、合成更加高效、专一的LMOFs探针。基于上述描述,详细研究了主体客体分子之间氢键相互作用对LMOFs发光强度的调控机理。本文以LMOF [Zn2(oba)2(bpy)]作为研究对象,使用DFT以及TDDFT的理论方法,详细地研究了该探针的探测机理。通过计算前线轨道和电子组态揭示了该MOF的发光机理为配体到ZnO量子点的电子转移,当LMOF骨架与具有吸电子性质的硝基爆炸物相互作用时使骨架的LUMO轨道的电子从MOF的配体转到了爆炸物小分子上,而与具有吸电子特性的芳香化合物作用则改变了骨架的HOMO轨道。明确了激发态下氢键相互作用是导致电子转移的关键,通过对比基态和激发态下氢键相互作用的几何构型、1HNMR化学位移以及红外光谱数据,来进一步探究分子间氢键相互作用与发光的关系。研究发现,在电子激发态下该MOF与硝基苯间的氢键相互作用是增强的,最终导致荧光猝灭,而该MOF与甲苯的是减弱进而促使荧光增强。该机理的提出为LMOFs检测爆炸物的机理提出一种思路,并且在设计可以检测爆炸物的LMOF时,为配体或其官能团的选择提供了有价值的观点。同样具有优异的电子特性以及光学性质的准零维纳米材料石墨烯量子点(GQDs)作为碳材料同时具有低毒,生物相溶性好,使其在光传感检测爆炸物的应用方面也具有不可估量的前景与优势。Wang等人曾在2012年报道过GQDs可以高效灵敏地检测三硝基甲苯(TNT),并给出了两种可能的检测机理,利用DFT和TDDFT的理论方法深入地分析了该检测机理。前线轨道和电子组态揭示了GQDs的发光机理以及它与TNT结合后发光机理的改变,并且分析了几何构型以及电荷分析证明两者间是因为形成氢键与π-π相互作用使其发生电子转移进而导致发光猝灭的现象。以上工作均为更有效准确地合成选择性和灵敏性更高的基于荧光检测爆炸物的传感器材料提供理论指导。