当固体材料的尺寸从宏观尺度减小至纳米尺度时,会表现出许多异于其体相材料独特的电子和光学性质,如类分子的能级结构,明亮的荧光发射以及优异的催化性能等,而传统的量子限域机制难以给出统一的解释。荧光性质是低维纳米材料异于其体相材料最显著的特性之一,本论文以低维纳米材料的发光机制为问题导向,试图从共性的角度阐明低维纳米材料独特光电子性质的物理化学起源。论文的主要研究内容如下:（1）纳米材料发光机制的研究。在不同的低维纳米材料体系（贵金属纳米团簇,碳点和钙钛矿量子点）中,调控纳米材料界面的性质（如贵金属纳米团簇金属核和配体的组成,碳点表面官能基团的定位以及钙钛矿量子点的尺寸和形貌等）及其所处的空间环境（如溶剂,酸碱性,分子筛限域孔道的阳离子和尺寸等）均可以显著影响纳米材料的光学性质,这些影响因素共同导向了界面上吸附分子（如水）的存在状态对纳米材料光学性质的调控,我们通过脱水/水合以及水的同位素诊断实验证明了这一结论,并将纳米材料独特的光学性质归因于界面上水分子之间形成的强的电子相互作用（定义为界面态或界面键）,用分子轨道理论阐明了界面态的作用机制:界面水分子之间的作用距离以及空间取向均会显著影响界面态的作用强度,因而界面水分子之间形成的界面态与纳米材料的结构组成存在构效关系,同时易受其空间环境的影响。（2）纳米材料催化机制的研究。我们以贵金属纳米团簇为催化剂探究了模型反应4-硝基苯酚还原反应的催化作用机制,测试催化剂在不同溶液环境（酸碱性,阳离子添加剂等）下的催化活性,通过同位素标记实验明确了4-NP还原反应的反应历程。此外,在无贵金属纳米催化剂的体系,Li Cl溶液可以高效的催化4-NP还原反应,反应速率常数与Li Cl溶液的浓度呈正相关。水分子在限域界面上形成的界面态可以类比反应底物分子之间形成的过渡态,纳米材料提供的限域界面或限域空间降低了分子间强相互作用（界面态或过渡态）形成的势垒,利于水分子之间形成稳定的界面态从而产生明亮的荧光发射,或利于底物分子之间形成亚稳的过渡态从而加速化学反应的进行。论文最后,基于界面态的作用机制,对结构精准的纳米材料或微介孔材料实现类蛋白或类酶功能进行了展望。