分子反应动力学又称微观反应动力学,是从原子和分子的微观性质出发,分析分子间的运动及其相互作用,从而深刻地认识化学反应的本质及其规律的一门学科。而态-态反应动力学能够从微观层面解释化学反应的性质,能够更加直观的了解化学反应的内在机理,并且可以为基元反应过程提供准确的物理图像。在本论文中,我们利用基于产物雅克比坐标的GPU(Graphics Processing Unit)加速的量子含时波包方法对F+HO反应、O+ +H2反应、D+ND反应以及S++H2反应进行了量子态-态动力学计算,获得了这些反应的反应几率、积分截面和微分截面等动力学信息,研究了反应的反应机理。首先,利用产物雅克比坐标的含时波包方法研究了 F(2P)+HO(2Π)→O(3P)+HF(1Σ+)反应在13A’和23A"势能面上的量子态-态动力学,重点研究了该反应在两个激发态势能面上的不同的动力学行为。经过研究发现,F+HO→O+HF反应在13A’势能面上的积分截面存在明显的振动量子数和转动量子数反转现象,但在23A"势能面上的转动态分辨的积分截面并没有发现量子数反转现象。该反应在两个势能面上的总微分截面和态分辨微分截面都表现出侧向和后向散射的行为,并且碰撞能的增加会使得侧向散射增强。此外,转动态分辨的积分截面和微分截面都出现了多峰结构,这可以归因于共振波函数的量子干涉。基于产物雅克比坐标的含时波包程序,研究了 O++H2(v=0,j=0)→ OH++H反应在H2O+(X4A")势能面上的量子态-态动力学。通过计算得到了该反应的反应几率、态分辨的积分截面和微分截面。由于反应中存在势阱,反应几率中存在明显的振荡特征。并且作为一个典型的重-轻-轻质量组合,这个反应更有利于产物转动激发的发生。因此,产物主要集中在v’=0和v’=1态,且产物的转动态分布而不是振动态分布出现了量子数反转现象。此外,由于共振波函数的量子干涉,产物的转动态分辨的积分截面出现多峰结构,随着碰撞能的增加,这种现象变得不那么明显。总微分截面在正向和后向方向达到峰值,表明反应中存在复杂的形成机制。随着碰撞能的增加,微分截面从前向-后向散射变为前向散射。我们还计算了 4A"势能面上D+ND—→N+D2反应的量子态-态动力学,分析并讨论了反应几率、积分截面、产物态分布和微分截面。结果表明,产物的转动分布出现反转现象,而振动态分布并没有出现量子数反转现象。由于该反应是一种小碰撞参数的碰撞反应,所以反应主要受反弹机制控制,这导致了在较低的碰撞能下产物主要是后向散射。碰撞能增加,正向散射和侧向散射出现并随着碰撞能的增加而增强。此外,在较高碰撞能下也存在后向散射,这说明了在较高碰撞能下反弹机制和剥离机制共同存在。最后,我们对S+(2D)+H2(X1∑g+)→SH+(X3∑-)+H(2S)反应在精确的X2A"势能面上进行了量子态-态动力学计算,分析了反应的动力学性质并研究了该反应的反应机制。反应几率中存在明显的振荡现象且不存在阈值,这是由于该反应是一个存在势阱的放热反应。总积分截面与先前的准经典轨线结果吻合较好,进一步验证了我们计算的准确性。此外,在产物的转动态分布中出现了量子数反转现象,但是没有明显的振动反转现象。这可以归因于该反应为重-轻-轻质量组合,产物的转动激发会更容易发生。在我们所考虑的碰撞能范围内,S++H2—→SH++H反应的微分截面主要集中在前向散射和后向散射区域。