在表界面附近，分子的密度或组成变化剧烈，界面区域往往衍生与体相完全不一样的复杂物理、化学现象。当单位体积中包含的表界面比较小时，表界面对系统宏观性质的影响可以忽略不计;反之，当系统包含丰富的表界面时，表界面特性对系统宏观性能的影响将不可忽视。因此，对含表界面系统开展理论研究，有助于深入了解表界面效应背后的微观机理，从而为化工过程强化、微反应器设计与改进、材料表面修饰和改性等提供指导。本文采用分子模拟和经典密度泛函理论围绕表界面特性对气体溶解、分子扩散与传递等过程的影响开展研究，主要内容包括以下几个部分:　　(1)油气开采、催化反应、废气处理、能量储存等诸多应用中都涉及气体在受限溶剂中的溶解，但是限域效应对气体溶解度的影响，依然是没有完全获得阐明的科学问题。结合吉布斯系综蒙特卡洛模拟和经典密度泛函理论，本文研究了甲烷在受限于狭缝内的苯中的溶解度，系统考察了狭缝宽度及固-液相互作用对于甲烷溶解度的影响。研究表明，气体的溶解度随狭缝宽度变化呈振荡分布。当狭缝宽度较小时，气体的溶解度是高于还是低于在体相溶剂中的溶解度，取决于狭缝宽度与溶剂分子直径的比值;当狭缝宽度较大时，溶解度由气体和溶剂在孔道内的竞争吸附决定:与溶剂分子相比，当溶质与孔道的相互作用更强时，溶解会强化;反之会减弱。与在体相溶剂中的溶解相比，气体在孔内的偏摩尔吸附焓更高，因此其溶解度会随着温度升高下降的更快。孔内溶解度和溶质分压的关系在低压下依然符合Henry定律，然而由于在孔内堆积效应使得流体-流体分子相互作用强于体相，因此随着压力升高Henry定律更快失效。　　(2)大部分化工过程都涉及多相系统溶质跨界面传递常常成为多相化工过程的速率控制步骤。本文采用分子动力学模拟研究了DMSO分子跨水—正己烷界面扩散传递的微观机理，以及表面活性剂对DMSO跨界面传递的影响。研究表明，DMSO从有机相扩散入水相的过程可以分为两个阶段:从有机相进入界面时自由能减小而溶质从界面进入水相则会导致自由能增加，DMSO在界面区的自由能最低因此会产生富集。系统中添加添加少量SDS表面活性剂，会在界面形成SDS单分子膜导致DMSO扩散系数下降，但也阻碍了DMSO在界面上的富集。通过添加表面活性剂，可以对跨界面的传递过程进行调控。　　(3)海水淡化、石油开采、污水处理、生物膜水通道等过程涉及流体在孔道内的传递过程，如何提升孔道内流体通量往往是研究的焦点。当孔径是流体分子直径的几倍到十几倍时，需考虑孔内流体密度分布的非均匀性。本文以苯在狭缝中传递为模型，采用非平衡态分子动力学和经典密度泛函理论研究了传递通量与孔径、孔表面特性的相互关系。研究发现:流体在纳米孔内的流动受流体-孔壁相互作用支配。当流体润湿孔壁时，流体在壁面的滑移受到抑制，从而其通量大幅下降;反之，当流体不润湿孔壁时，通量会大幅提升。我们修正了宏观接触角与微观润湿参数之间的定量关系，并给出了通过流体-孔壁微观相互作用定量计算孔内通量的方法。我们发现，通过对纳米孔的改性从而得到疏水表面虽有利于提升孔道内的流体通量，但同时也减小了有效孔径从而抑制流体通量，这两种机制相互竞争，只有适当的疏水改性才能提升孔道内的流体通量。　　对这些涉及表界面系统的溶解、扩散和传递现象的研究表明，通过改变材料表面的润湿属性或与流体分子的相互作用，可有效调控体系的物理化学性质及动力学行为，从而达到优化过程效率的目的。而调控的关键在于掌握表界面效应的微观机理。