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室温离子液体由于其极低的蒸汽压、突出的热稳定性和化学稳定性、很宽的电化学窗口，同时与很多有机物和无机物都具有较好的相容性等优点，作为一种新型的环境友好的溶剂在化学反应、催化、分离、以及电化学等领域有着广泛的应用。本文通过借助荧光探针分子，利用时间分辨荧光光谱和稳态荧光光谱，对纯离子液体、离子液体与传统有机溶剂的混合溶剂以及功能化的离子液体的微观结构和微观性质进行了研究，主要分为三部分工作，内容如下:
(1)离子液体由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，由于离子液体阴、阳离子的差异，以及阳离子中的非极性碳链，使得离子液体在微观结构上具有不均一性。利用荧光探针分子coumarin153(C153)的转动动力学和荧光探针分子1，3-bis(1-pyrenyl)propane(BPP)的稳态荧光光谱表征了离子液体[bmim][PF6]与四乙二醇二甲基醚的混合溶剂的微观结构和微粘度。通过测量C153探针分子的斯托克斯位移和溶剂化重整能，发现离子液体与共溶剂四乙二醇二甲基醚二元体系的极性介于两纯物质之间没有类似于“超极性”的现象。同时，根据建立的在[bmim][PF6]中存在较为松散的非极性微区和较为紧密的极性微区二种微结构区域的模型，我们发现探针分子C153的转动动力学在这二种结构的微区存在快、慢两个过程。随着四乙二醇二甲基醚的加入，松散微区中的微粘度先升高后下降，并在四乙二醇二甲基醚摩尔分数为0.5时达到最大;紧密微区中的微粘度线性下降。进一步，通过对比实验，利用BPP荧光光谱中的excimer峰强度与monomer峰强度的比值（IE/IM）表征体系总体上的微粘度，发现体系的微粘度随着四乙二醇二甲基醚的加入先升高后下降，与C153的平均转动时间的结果符合。BPP的IE/IM实验值与理想计算值的差值得到的体系微粘度增量与C153测得的松散微区中的微粘度增强作用符合。通过C153和BPP对[bmim][PF6]-四乙二醇二甲基醚体系的微粘度的对比探测，发现混合溶剂中存在着“不平常”的微粘度增高现象，两种探针探测结果同时表明，在两物质的摩尔比例为1:1时微粘度升高最为明显。这种微粘度升高的现象是由于具有微不均匀性的离子液体[bmim][PF6]与四乙二醇二甲基醚之间的分子间相互作用引起的。
(2)通过探针分子C153的转动动力学探测了一系列具有不同烷基链长取代的离子液体[Cnmim][PF6](n=4-8)的微粘度和微观结构。BPP探针分子的稳态荧光光谱作为另一实验补充同时表征了离子液体[Cnmim][PF6]的微粘度。C153探针分子在离子液体[Cnmim][PF6]中的转动动力学存在快、慢两个组分，说明离子液体内部存在松散的和紧密的两种结构的微区。通过C153的平均转动时间研究发现，随着取代烷基链的增长，离子液体[Cnmim][PF6]的微粘度先升高后下降，即使体粘度总是随烷基链的增长而增加。通过BPP探针分子的IE/IM的研究也发现，当离子液体[Cnmim][PF6]中的烷基链较长时，微粘度升高相对不明显。具有不同链长的烷基链取代的离子液体[Cnmim][PF6]具有不同的微不均匀性的结构，可能是造成离子液体[Cnmim][PF6]微粘度随取代的烷基链增长变化特殊的原因。
(3)通过荧光探针分子C153的转动动力学和荧光探针分子BPP的稳态荧光光谱探测和表征了烷基取代的离子液体[bmim][PF6]与具有相似结构的醚键官能化的离子液体[moemim][PF6]的微观结构和微粘度。C153探针分子在离子液体[bmim][PF6]中的转动动力学具有快、慢两个组分，说明离子液体[bmim][PF6]内部存在松散的和紧密的两种结构的微区;而C153探针分子在离子液体[moemim][PF6]中的转动动力学只存在一种过程，说明醚键的引入使得离子液体[moemim][PF6]内部趋于一种类型的微环境。通过C153探针分子的转动时间研究发现，醚键官能化的离子液体[moemim][PF6]的微粘度小于烷基链取代的离子液体[bmim][PF6]，同时这一结果也通过BPP探针分子的IE/IM研究证明。醚键的引入使得离子液体[moemim][PF6]相对于离子液体[bmim][PF6]，侧链的极性更大、柔顺性更好，同时醚键有可能作为氢键的受体与阳离子形成氢键从而削弱离子液体中阴阳离子间的相互作用，使得离子液体[moemim][PF6]的微观环境比离子液体[bmim][PF6]更均一，同时具有更小的微粘度。