多酸，是一类多核配合物。其种类繁多，结构新颖多样，是当前化学研究领域的一个重要分支。多酸由于其独特的结构，优异的物理化学性能，在催化化学，分析化学以及材料科学等多个领域都得到广泛的应用。随着科学研究的不断发展，量子化学进入多酸化学的研究领域。近年来，运用量子化学计算方法研究多酸及其衍生物的结构和性质成为多酸化学研究的一个重要组成部分。量子化学计算能够在微观水平上解释一些实验中无法解释的现象，对实验研究起到指导作用。但是由于多酸簇合物尺寸较大，含有多个（过渡）金属，给计算带来了一定的困难。近年来，随着密度泛函理论（DFT）的发展，以及计算机水平的不断提高，无论是在计算的速度上还是在计算的精度上，多酸的理论计算都取得了很大的进步。这也使多酸的理论研究进入到一个全新的发展阶段。纳米管作为准一维材料，拥有独特的力学，光学以及电学性能。自从1991年发现纳米管以来，其巧妙独特的结构，吸引了众多科学研究者的目光，一度成为全世界的研究热点，科学界的宠儿。对纳米管的结构，性质和应用都有了系统的研究和认知。对纳米管的修饰也逐渐发展起来，开启了一个新的研究方向。纳米管的修饰可以是化学修饰，也可以是物理吸附。在其端位以及管壁都可以通过化学反应连接一些官能团，实现纳米管的多功能用途。纳米管有一个空腔，可以包裹一些分子，如富勒烯，有机分子，聚合物等。目前，纳米管的实验研究和理论研究都取得了很好的成果。本论文采用密度泛函理论（DFT）方法，对多酸修饰的纳米管复合物的电子性质及二阶非线性光学性质进行了研究，同时研究了具有光致异构化结构的多酸衍生物的电子结构，成键特征和光学性质。论文的第一部分对多酸和纳米管的结构以及研究概况做了简单的综述，对密度泛函理论做了简单的介绍。第二部分是本论文的主要研究内容，包含以下三个方面：1.利用DFT方法研究了[Mo₆O₁₉]^2-修饰的单壁碳纳米管的非线性光学（NLO）性质。结果表明，[Mo₆O₁₉]^2-修饰的单壁碳纳米管作为特殊的有机-无机杂化体系，具有显著的二阶非线性光学响应。通过调整[Mo₆O₁₉]^2-与纳米管之间的角度，体系的稳定性显示出规律性的变化趋势，且二阶NLO响应发生了变化。对静场二阶极化率(β_vec)有主要贡献的电子跃迁特征分析表明，[Mo₆O₁₉]^2-与碳纳米管之间角度的改变影响了分子内的给受体特征。当角度达到30°时，化合物具有最大的β_vec值，此时杂多阴离子簇为电子受体，而碳纳米管为电子给体。此外，在碳纳米管的端位连接电子给体（如氨基）可有效地增大β_vec值。2.选择了两种Lindqvist型多酸阴离子[[M₆O₁₉]^2-（M=Mo, W）和三种不同管径的（n, n）碳纳米管（n=9,10,11），利用DFT方法研究了多酸在纳米管内和管外时，纳米管的限域作用对体系的电子结构和二阶非线性光学性质的影响。计算结果表明，体系的电荷发生重新分配，由多酸转移到纳米管，并且电荷转移的程度依赖于纳米管的管径和多酸相对于纳米管的位置。体系的二阶非线性光学系数随着管径的增大而增大。当[Mo₆O₁₉]^2-在（11,11）管的管外时，具有最大的二阶非线性光学系数，-727.70×10^-30esu。3.采用DFT方法研究了包含Lindqvist型多酸[Mo₆O₁₉]^2-和光致异构化生色团二噻吩全氟环戊烯（DTE）的有机-无机杂化材料。通过DTE的开环和闭环来调节体系的二阶极化率。采用密度泛函理论和有限场的方法计算了体系的二阶极化率。三种泛函方法证明了光致异构化对非线性光学性质的调控作用。体系2c（闭环体系）的β_tot值是相应的开环体系2o的10倍。并且其它两对体系也表现出很好的开关性质。体系2o和2c之间的放大倍率(β_2c/β_2o)是DTE (β_DTEc/β_DTEo)的13倍。也就是说，将[Mo₆O₁₉]^2-和有机基团引入到DTE单体可以有效的提高开环和闭环体系之间二阶极化率的倍率。