本论文研究了几个分子体系的激发态氢键动力学及其诱导的质子转移过程。通过对质子转移路径和失活过程的分析,研究了其光谱性质和荧光检测机理。在研究的过程中,我们使用了密度泛函理论、非绝热动力学模拟以及波函数分析等方法,全面讨论了氢键分子在光激发前后的动力学变化和光物理机理。首先,我们研究了7-羟基喹啉-8-羧酸（HCA）的激发态分子动力学,分析了其荧光性质和质子转移路径。计算结果显示醇式结构的两个分子内氢键（O-H???O和O-H???N）在第一激发态（S1）均增强。实验观察到的荧光发射（465 nm）是归属于理论计算的酮式结构（470nm）,这意味着激发态分子内双质子转移（ESIDPT）过程的发生。非绝热动力学结果显示在55fs内,发生了从羧基到氮原子（过程A）的单质子转移过程,这个结果排除了ESIDPT的协同路径。势能面的计算结果显示过程A（0.08 kcal/mol）诱导第二个质子转移过程B（从苯酚转移到氧原子）的发生。与以过程B（1.53 kcal/mol）开始的逐步ESIDPT过程相比,过程A在S1态是能量有利的。因此,我们提出了以下反应路径:基态醇式结构→S1态醇式结构→激发态双质子转移后的酮式结构（以过程A开始逐步转移路径）→S0态的酮式结构（470nm荧光发射）→S0态的醇式结构（反质子转移过程）。其次,我们研究了10-羟基苯并[h]喹诺酮（HBQ）在检测苯硼酸（PBA）时的荧光行为和反应机理。势能曲线显示在S1态时,HBQ从醇式结构向酮式结构转变的过程没有任何能垒。这种醇式→酮式结构的转换是发生在50 fs的时间尺度内。与单体HBQ相比,氢键复合物HBQ-PBA的荧光峰发生了约25 nm的蓝移,这与分子间氢键的形成有关。分子间氢键的形成中断了激发态分子内质子转移（ESIPT）过程,并最终生成了反应产物苯并[h]喹啉-10-苯基硼酸氢酯（BQHP）和水。非绝热动力学结果表明,BQHP复合物的内转换是禁阻的,荧光发射是其主要的衰减途径。BQHP的荧光峰（564 nm）与HBQ分子相比蓝移了约50 nm。本工作为HBQ检测苯硼酸提供了合理的机理。最后,我们通过理论模拟研究了CORM3-green对CO释放分子（CORM-3）的检测机理及其相应的荧光行为。反应产物PTI酮式结构的荧光峰位于423 nm处,ESIPT后的醇式结构的荧光峰红移到了689 nm。这一结果与先前的报道,即503 nm的荧光发射归属于质子转移后的醇式结构的结论是不同的。为了解释这个现象,我们考虑了溶剂效应的影响,特别是PTI和水形成的分子间氢键。分子间氢键的形成导致PTI的吸收峰红移约46 nm（从362 nm到408 nm）,这与实验结果（390 nm）是一致。激发到荧光态后,分子间氢键的增强阻碍了分子内氢键的形成和质子转移过程,诱导了荧光峰红移到489nm。这与实验观察到的503 nm的荧光发射是吻合的。因此,实验上观察到的113 nm的斯托克斯位移（从390 nm到503 nm）是由分子间氢键的形成诱导的,而不是归因于ESIPT过程。这一工作为CORM3-green的检测机理和实验荧光现象提供了合理的解释。