硝基萘衍生物（NNDs）由于硝基大大增加自旋轨道耦合,最低激发三重态（T₁）的产率很高且寿命较长。T₁态的加氢还原是这类大气污染物的主要（光）降解途径。为了探究分子内电荷转移（ICT）性质和杂原子对NNDs的T₁态性质及氢转移反应活性的影响,本论文选择4-羟基-4’-硝基联苯（HO-Bp-NO₂）、5-硝基喹啉（5NQ）、8-硝基喹啉（8NQ）和5-溴-8-硝基异喹啉（5Br8NIQ）为研究对象。利用纳秒瞬态吸收光谱捕捉反应短时中间体的特征光谱和动力学信息,结合含时密度泛函理论（TD-DFT）对中间体的结构进行指认,对这些分子的T₁态性质和反应活性以及与不同供氢体的氢转移反应微观机制进行研究。主要研究结果如下:（1）基态时,HO-Bp-NO₂分子的p K_a=10.7,硝基很难被质子化。T₁态的ICT特性使硝基质子化p K_a^*=3.1,阳离子T₁态羟基去质子化p K_a^*=2.7。极性非质子溶剂中,T₁态分子中硝基被其母体质子化后羟基又易脱去质子互变异构生成O-Bp-NO₂H。O-Bp-NO₂H具有开壳层双自由基结构,在450 nm处有特征吸收,我们首次发现并表征了这一瞬态物种。T₁态分子与其基态母体也会发生电子-质子耦合转移,生成硝基夺氢自由基HO-Bp-NO₂H·。质子性溶剂（醇）中的动力学分析和理论模拟揭示了T₁态与溶剂分子间质子转移的团簇模型。（2）8NQ分子内的N原子与硝基的相对位置对激发态的反应通道影响很大,导致其T₁态产率很低。质子化后8NQH⁺的T₁态寿命约80 ns,光谱性质与1-硝基萘相似,但与醇、氯仿、四氢呋喃等供氢体夺氢反应生成阳离子自由基的二级反应速率常数为10⁶-10⁷M^-1s^-1,比1-硝基萘快。³8NQH⁺和供氢体的反应速率常数与供氢体电离电势间具有类Rehm-Weller关系,表明电子转移是³8NQH⁺夺氢反应的决速步骤。（3）T₁态5NQ和5Br8NIQ的瞬态光谱均与1-硝基萘相似,二者与醇发生一步夺氢反应,与酚进行电子-质子耦合转移反应。但5NQ的T₁（π,π^*）和T₂（n,π^*）能量接近,一步夺氢反应的速率比1-硝基萘快,约10⁵M^-1s^-1。5Br8NIQ的T₁与醇、酚发生加氢还原生成5Br8NIQH·后,C-Br键解离生成阳离子自由基⁺8NIQH·。研究结果表明硝基喹啉/异喹啉环上N杂原子与硝基的相对位置不同,会使物质T₁态的电子构型发生改变、影响其激发态衰减通道,表现出不同的光谱信息和反应机理。