自由酞菁（Free-base phthalocyanine,H2Pc）/金属酞菁（Metal phthalocyanine,MPc）、富勒烯均具有独特的物理及化学性质,它们形成的超分子化合物在有机太阳能电池、非线性光学和光电功能材料等方面有着十分重要的应用前景。自由酞菁/金属酞菁与富勒烯分子间相互作用本质的系统性、规律性研究成果,对相关合成、表征等实验工作可提供前瞻性的理论预测和方向性的指引,在其材料科学应用与开发、探讨材料结构与性能关系研究中具有重要指导价值。但目前已发表的富勒烯、自由酞菁/金属酞菁相互作用的理论计算还没有深入到分子间相互作用起源层次,使用的密度泛函方法定量描述的精度也不够,且金属酞菁也仅限于一部分过渡金属,未能完整、系统地诠释至少一个周期过渡金属酞菁的规律性;特别是某些已发表的研究结果中,采用较小基函数所导致的不可忽略的基组重叠误差BSSE,不是未被校正,就是BSSE校正值为负,完全违背了BSSE的定义,充分暴露出其能量计算结果存在明显的错误。因此,迄今为止前人对富勒烯、自由酞菁/金属酞菁相互作用的研究结果尚不具备参考价值。本文用可靠的量子化学方法,对三种最重要富勒烯C60,C70,C80与自由酞菁/全部第一过渡系金属酞菁相互作用本质进行全面、系统地研究。其中,我们使用在单分子体系计算中被学界公认的、非常成功的经典泛函B3LYP来完成金属酞菁电子态优选;使用Grimme教授研究组经过仔细筛选并长期应用于超分子复合物几何结构优化,且优化结果稳定、可靠的TPSS-D3（BJ）方法来优化富勒烯与MPc复合物的几何结构;分子间相互作用能计算及其EDA能量分解分析采用的泛函是Head-Gordon教授近年来针对主族元素体系计算的,并被同行仔细评测和公认的ωB97M-V方法,该泛函应用于涉及过渡金属酞菁与富勒烯相互作用能计算同样也是最优秀的方法,已被我们通过对保留关键结构特征的三个简化模型体系所完成的CCSD（T）/CBS计算结果支持。我们对第一过渡系金属酞菁,预先设定各种可能的电子自旋态,采用B3LYP方法优化其几何结构,比较各种电子态经几何结构优化后的体系总能量,选取最稳定者定为基态,排除了分子几何结构对判断电子态的影响。我们确定了MPc基态的电子态为:MPc（M=H2,Ni,Zn）为单重态,MPc（M=Sc,Co,Cu）为二重态,MPc（M=Fe,Ti）为三重态,MPc（M=V,Mn）为四重态,MPc（M=Cr）为五重态。以MPc基态化合物和富勒烯通过多方位组合构成复合物的初始几何结构。ALMO-EDA能量分解结果表明,从C60/MPc到C70/MPc,再到C80/MPc复合物中主客体间相互作用逐渐增强,这与富勒烯C60,C70,C80碳笼逐渐增大,碳笼曲率减小,与酞菁接触面增大,碳笼被极化能力增加,接纳电子容量也增加,分别导致色散能、极化能、电子迁移能相应增大。两体作用力增大也使得金属酞菁的几何结构形变增大。富勒烯与MPc（M=Ni,Cu,Zn,H2）分子间主要以非共价相互作用实现体系稳定化,其中色散占主导,静电次之,电子迁移和极化的贡献都很小;而富勒烯与MPc（M=Sc,Ti,V,Mn）分子间相互作用能增大,除了色散和静电为主的贡献外,电子迁移和极化的贡献显著增大,同时电子转移量也增大,我们认为除了非共价相互作用外,金属酞菁中的金属与富勒烯形成的π-反馈键贡献也很显著,属于非共价相互作用与π-反馈键的共同作用;富勒烯与MPc（M=Fe,Co）处于临界状态,因富勒烯客体的不同,分属上述两种作用类型,即当富勒烯是C60或C70时,属于单纯的非共价相互作用类型,而当富勒烯是C80时,属于非共价相互作用与π-反馈键共同作用类型。根据Mayer电荷分析结果显示,所有体系富勒烯都不同程度地接受电子,表现出电子容体属性,电子转移量与ALMO-EDA能量分解获得的电子转移能大小始终保持完整的一致性。本文从体系能量和电子结构变化的两个维度,通过物理图像深刻地揭示了富勒烯与H2Pc及MPc复合物形成过程中电子结构和电子迁移变化的规律,探明使其稳定驱动力的物理本质、差异性和规律性,为相关光电材料的实验研究和开发奠定了重要的理论基础。