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化学反应动力学是研究化学反应本质的一门学科，量子散射方法是认识和理解化学反应微观本质的重要手段，而多原子体系的量子动力学研究一直是该领域的热点和难点。本文发展了六原子反应体系X+CH4→XH+CH3的高维量子动力学新方法，并应用这些方法研究了一系列气相和表面反应的动力学行为。 第一，发展了X+CH4反应的一个八维量子动力学方法，并应用于气相和表面反应动力学的研究。该方法将不直接参与反应的CH3基团保持C3v对称性，并采用标度极坐标描述CH3的振动。从而能够处理CH4所有的四种振动模式，为研究X+CH4反应的模式选择性提供了新的工具。采用该方法研究了H+CH4，发现对称伸缩和反对称伸缩激发对于反应的促进作用不同。对O(3p)+CH4反应的研究表明，CH4的伸缩振动可以有效促进反应的发生，而弯曲振动和伞形振动对反应的影响很小;平动能比振动能更有效促进反应。对CH4在Ni(111)表面解离吸附反应的研究表明，对称伸缩和反对称伸缩激发能比碰撞能更有效促进反应，而平动能比其他的振动模式振动激发能更有效。 第二，采用七维量子动力学方法，研究了Cl+CHD3反应中的转动模式选择性，并解释了实验观测。该研究表明，CHD3的转动激发有利于反应体系到达过渡态区域，从而增强反应性。这种增强效应不仅与CHD3自身的转动相关，而且与Cl与CHD3的相对转动有关。 第三，发展了X+CH4反应的一个十维量子动力学模型。该模型可以考察CH4的伞形振动和反对称伸缩振动简并态的动力学效应，并且还可以应用于研究键选择反应。通过对H+CH4反应的研究，发现简并的振动激发对于反应的促进作用并不相同。