1,8-萘酰亚胺类比率荧光探针分子是基于分子内电荷转移的金属离子探针,改变识别基团的结构可以获得高选择性的Cu（II）和Cd（II）离子荧光探针,荧光发射波长蓝移。本文应用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）方法研究了几种荧光探针对金属离子的选择性和荧光蓝移机理,主要结果如下:1.应用DFT/TDDFT/PCM模型计算了Cu（II）离子蓝移型比率荧光探针的发光机理。激发态时,探针BF1和BF1-Zn Cl₂络合物中萘胺的一个N原子结构对称性发生转变,与萘环形成C=N双键并延长了共轭体系,N原子的p电子向萘环π*（C=C）轨道的电子转移加强,从而产生了ICT。在BF1-Cu（NO₃）₂络合物中,因为Cu（II）离子与萘胺N原子和吡啶N原子的配位作用较强,限制了激发态时萘胺N原子结构对称性的改变,不能产生ICT作用,只能发射LE光谱,其发射波长相对于ICT光谱呈现蓝移。另外,识别基团吡啶分子通过N原子与Cu（II）离子配位,并在激发态时将吡啶环上π电子转移到Cu（II）离子的d*轨道,阻止了Cu（II）对荧光的猝灭作用。2.对含不同识别基团的1,8-萘酰亚胺Cu（II）离子比率探针的选择性及发光机理进行了计算。探针BF2识别基团是两个呋喃分子,不能与Cu（II）离子形成配位络合作用。探针BF7和BF9的识别基团中都含有一个吡啶分子,吡啶N与萘胺N原子共同对Cu（II）离子形成配位络合。探针C的识别基团是两个苯基酰胺,羰基O原子对Cu（II）离子的配位络合作用更强。因此,由于探针BF7、BF9、C都能与Cu（II）离子形成稳定的络合物,限制了激发态时萘胺N-C键扭转,不能产生激发态的ICT作用,只能产生LE的发射光谱,其发射波长呈现蓝移。而探针BF2不能与Cu（II）离子形成配位络合物,因此将发射ICT荧光。3.计算了Cd（II）离子蓝移型比率荧光探针的发光机理。在BF3-Cd（II）络合物中,因为Cd（II）离子与BF3的萘胺N原子及识别体中的吡啶N原子存在强的配位作用,限制了C-N的扭转,不能产生激发态的ICT作用,只能产生478 nm的LE荧光,相对于BF3的ICT发射光谱呈现蓝移,与实验数据完全吻合。