分子激发态动力学的研究是人们从分子层次了解和探究光物理和光化学过程,其中,包括了振动弛豫、内转换、系间窜越以及电荷转移,质子转移等。这些过程不管是在生物领域还是在材料化学领域都具有重要的研究意义,如生物DNA的光损伤、光合作用中的能量转移,材料领域的光催化以及化学领域的发光现象等等。人们想要深入地研究这些重要的光化学反应过程,需要进一步了解杂原子的加入对分子性能的影响以及掌握分子体系的激发态动力学行为和规律。本文主要通过时间分辨光谱研究了杂环化合物8-氮杂鸟嘌呤（8-AG）、蒽酮类衍生物（CY-B）以及两个芳香酮类单元构成的螺共轭分子（CY-1）三种不同杂原子取代的多环化合物体系的激发态动力学,同时还分析了酮类化合物的结构与激发态动力学的关联。首先,本文研究了两个环的杂环分子8-氮杂鸟嘌呤（8-AG）的激发态动力学,解释了中性8-AG独特的荧光发射原因。本文提出了中性9H-8-AG的激发态弛豫模型,主要通过两条弛豫路径达到与基态的锥形交叉点回到稳定态,而8H-8-AG的激发态弛豫路径是通过辐射跃迁的形式回到基态,并且阐述了其较大斯托克斯位移荧光发射的来源是8H-8-AG的水络合物。接下来,本文研究了三个环的蒽酮类衍生物CY-B的激发态动力学过程。该分子经过甲氧基以及苯基修饰后结构与蒽酮分子相似,吸收波长靠近紫外区域。研究表明,由于羰基上氧原子的引入,主要发生n→π*跃迁,更有利于高效的系间窜越过程,并提出了其激发态弛豫模型。最后,本文研究了由两个多环芳香酮类单元构成的螺共轭分子（CY-1）的激发态动力学过程。两个芳香酮类单元通过sp3杂化的螺碳原子连接,这种结构保证了分子中上、下半部分生色团处于垂直几何构象,这导致它们之间的耦合较弱。通过CY-1在不同溶剂中的稳态和时间分辨光谱,可以观察吸收光谱主要在可见光区域,并且证实了存在两种激发态的发光,一种是来源于局域激发态,另一种则是分子内电荷转移态。同时,CY-1中还存在有效的系间窜越,可以作为一种潜在的三重态敏化剂。综上所述,本文通过研究杂原子取代的多环化合物的激发态动力学过程,阐述了杂原子的引入对多环化合物的光物理和光化学性质的影响机理,同时,可以观察到随着分子的共轭体系逐渐增大,分子的吸收光谱逐渐红移至可见光区域,有利于分子作为光敏剂应用在更多领域。