由于离子液体具有电化学窗口宽、化学稳定性高及可设计性强等诸多优势，可作为新一代高效环保溶剂，研究人员将其广泛地应用于有机物合成催化、电池电解质、生物质溶解、气体吸收等众多领域。然而，广泛存在于离子液体体系中的团簇微观结构及其性质还未得到充分和透彻的研究。随着计算模拟技术日新月异的发展，研究人员对离子液体体系中团簇结构及性质的研究不断深入。目前大部分的研究集中在离子簇的形成机理和结构特征、尺寸数量上，对离子簇在化学反应与物质输运过程（尤其是在有外部施加的电场、高温、高压等环境下）中起到的作用还鲜有研究。本论文利用量子化学计算和分子动力学模拟的方法，对离子簇结构参与催化与扩散过程中的机理进行研究。论文主要研究内容及结论如下：（1）离子液体团簇对催化反应的影响机理研究。采用量子化学计算的方法，计算单对[HEMIM][Br]离子液体以及离子液体团簇（由3、4、5或6个离子组成）催化CO2与PO加成反应生成PC的机理，比较了离子液体团簇与单对离子液体的催化效果，并从分子内的电荷、键角方面对反应机理进行了分析。计算结果显示，开环步骤中三离子簇结构使得开环的能垒大幅度降低，对反应的催化效果最好，而单对离子的催化效果最差。而闭环步骤中六离子簇结构使得闭环的能垒大幅度降低，对反应的催化效果最好，单对离子的催化效果最差这是由于阴阳离子协同催化的结果。（2）离子液体团簇影响有机质体系扩散过程的研究。利用动力学模拟的方法对离子液体团簇在CO2与PO反应合成PC体系中的传质过程进行了研究。通过分子动力学模拟，发现[HEMIM][Br]、PO、PC和CO2的混合体系中存在[HEMIM][Br]团簇，其数目随着团簇增大而减少，且随着反应进行而减少。在离子液体团簇中，相邻[HEMIM]+羟基H分布在[HEMIM]+的咪唑环上的三个H原子附近，相邻[HEMIM]+甲基H分布在[HEMIM]+的咪唑环两侧。离子液体团簇内部的能量随着离子液体的溶解和离子簇的减小而降低。随着离子团簇减少，体系中的空间位阻和黏性降低，使得PO及CO2的扩散速率增大。（3）离子液体团簇影响电场下电解质扩散过程的研究。采用分子动力学模拟，研究了离子液体团簇对[Li][TFSI]/[EMIM][TFSI]/(EC+DMC)混合体系在外加电场下的结构和动力学性质的影响机制。通过分子动力学模拟，发现低电场下[Li]+与周围的[TFSI]-、EC、DMC的RDF、SDF、团簇数目和相互作用能均没有明显变化；而高电场下[Li]+与周围的[TFSI]-的RDF、SDF、团簇数目以及相互作用能均减小，与周围的DMC的RDF、SDF、团簇数目以及相互作用能均增大。这说明高电场能使周围的[TFSI]-被DMC部分替代，并使团簇分裂、变小。[Li]+扩散速率及运动轨迹演化表明，其运动在低电场下由于电泳效应而减慢，在高电场下迅速增大，并且，高电场下的扩散具有各向异性的特点，沿电场方向的扩散速率大大超过垂直于电场方向的扩散速率。（4）离子液体团簇影响界面扩散过程的研究。采用分子动力学模拟的方法，研究了离子液体团簇对[Li][TFSI]/[PYR14][TFSI]/醚链混合体系在带电石墨正极界面附近的微观结构和传质性质的影响机理。通过分子动力学模拟发现，随着醚类增长，带电石墨正极附近的带电粒子（[Li]+、[PYR14]+、[TFSI]-）逐渐增多，而中性分子醚类逐渐减少，且总的[Li]+-[TFSI]-与[Li]+-醚链相互作用能降低，总的[Li]+-[TFSI]-与[Li]+-醚链团簇数目及成键数目在界面附近减少，导致锂离子在界面的分布减少且扩散变慢。