采用密度泛函理论（DFT）B3LYP/6-311+G(d, p)及二级微扰理论（MP2）MP2/6-311G+(d, p)对3-呋喃甲酸单分子进行构型优化, 得到了该分子的两个稳定几何构型, 通过计算异构化反应的过渡态, 构型Ⅰ转变为构型Ⅱ要克服32.10 kJ·mol-1势垒, 异构化反应常温下较难进行。 玻尔兹曼分布结果表明常温下低能量的构型Ⅰ百分含量远高于高能量的构型Ⅱ, 故常温下以构型Ⅰ的形式存在。 在此基础上采用非谐性力场计算了单分子的红外光谱, 并计算了振动频率的势能分配比例, 指认了相应的振动模式, 发现单分子的计算数据与实际气相分子的红外谱图相似, 对2 000～2 500 cm-1出现的吸收峰可采用倍频、 和频给以解释。 对于二聚体, 采用考虑分子间弱相互作用校正的M06密度泛函进行模拟, 非谐性条件下二聚体的计算结果与固态谱图较为相符, 2 000～3 000 cm-1之间出现的弱吸收峰, 对应各种泛频峰, 经计算振动量子数对应的0→2红外跃迁的倍频吸收峰强度很小, 而基频之间形成的合频是造成这些峰的主因, 由于二聚体分子间是通过氢键而不是化学键结合的, 其刚性降低, 非谐性因素增大, 与之相关的合频峰的强度也随之增大, 在单体中不太明显的这些峰在二聚体中已很明显, 与实验谱图较为吻合。 但实际固体中由于存在多种二聚体、 多聚体, 使得羟基的红外吸收峰变宽且强度降低, 另外量子化学理论由于缺乏精准的弱相互作用的计算参数、 普适的力场、 合理的色散校正项等因素, 使得计算结果与实际谱图有一定差距。 进一步对该分子的二聚体进行了自然键轨道分析, 发现电子给体羰基氧原子与电子受体羟基形成的二级稳定化能为121.4 kJ·mol-1, 分子间结合能为65.27 kJ·mol-1, 给体反馈到受体轨道的电荷为0.067个电荷, 表明3-呋喃甲酸分子间的相互作用主要来自于形成的分子间氢键。 通过计算不同温度下二聚体的吉布斯自由能变, 当温度升高到500 K时ΔG值变为正值, 二聚体变得不稳定, 氢键被破坏, 单体分子将以分子间作用力结合在一起。

在密度泛函DFT-B3LYP/6-31+G水平上对2甲基4,5双(α呋喃基)噁唑(化合物A)、2苯基4,5双(α呋喃基)噁唑(化合物B)、2-α呋喃基4,5双(α呋喃基)噁唑(化合物C)和2-α呋喃乙烯基4,5双(α呋喃基)噁唑(化合物D) S0基态进行构型优化,并用单取代组态相互作用方法(CIS)优化其S1激发态结构。从理论上探讨了A,B,C和D四种化合物的前线分子轨道能量、吸收和发射光谱等性质与结构的关系,并与实验值进行了对比,发现理论计算数据能够与实验结果一致,特别是采用纯密度泛函DFT-OLYP方法计算发射光谱时,理论计算数据与实验结果相差比混合密度泛函DFT-B3LYP方法更小。计算结果表明,分子共轭体系越大,前线轨道间能隙越小,吸收光谱红移越显著。

用密度泛函理论B3LYP方法对四种新型D-π-A分子(PKD,NKD,TKD和CKD)进行基态几何构型全优化，计算分子的电离势IP和电子亲和势EA等相关能量。用含时密度泛函(TDDFT)方法计算吸收光谱，用单组态相互作用方法(CIS)优化四种化合物分子的S1激发态结构，分析其能量与发射光谱的关系。根据化合物组成的不同恰当地选择泛函计算分子的发射光谱，并与实验结果对照表明,计算结果比较可靠。

为了开发稠环化合物3-苯基-6-(4-甲苯基)-1,2,4-三唑[4,3-b]-1,2,4-三嗪的光电性能, 本文利用Gaussian程序研究了该化合物的晶体结构, 采用密度泛函理论B3LYP方法选取6-31G(d)基组对其性能进行了量子化学计算研究, 得到了稳定的几何构型和键长、键角且数据与实验值相符。从电荷转移、前线轨道能量和电子发射光谱等性质探讨了6位苯环上含有不同取代基时化合物性能的变化, 含不同取代基时化合物分子的发射波长介于512～521 nm之间, 并对含不同取代基化合物的光电性能进行分析。不同取代基以诱导和共轭效应协同作用于化合物上, 通过改变电荷转移数量来影响化合物光电性能。根据计算结果预见该类化合物可以用来做光电材料。