进入21世纪,随着社会的不断发展,人类对能源的需求随着生活水平的不断提高也不断增加,与此同时所带来的生态环境问题对我们生活的实际影响也日益凸显。发展新型的材料来提高能源的利用率、减少污染气体的排放以及可再生能源的储存与利用手段已经成为目前材料科学中最为热门的领域,同时也面临着严峻的挑战。发展于上世纪末的有机共轭材料以其光电性能高度可调性被认为是解决新世纪能源环境问题的最优选择,目前备受材料、化学、物理等领域科学家的推崇。超分子化学是一种超越传统化学键来构筑大型分子结构的新型化学方法。采用这样的方法来制备新型的功能性材料往往能够达到传统共价键合成材料所不具备的特点,例如通过简便的条件构筑多组分超分子聚合物等。本论文围绕功能性有机共轭体系的设计与合成,以超分子化学为材料体系构筑策略,成功制备了一系列应用于有机发光二极管、二氧化碳吸附以及光催化制氢的共轭材料体系。在第二章中,我们致力于发展基于柱[5]芳烃的具有荧光发射性能的超分子聚合物材料。与传统的共轭聚合物不同,超分子聚合物结合了前者可溶液加工的优势同时又是通过结构确定的小分子组装而成,不存在聚合物的批次差异问题,而且也不会有贵金属残留。我们成功制备出了基于柱[5]芳烃与烷基咪唑主客体作用所形成的蓝光超分子聚合物SP1以及绿光超分子聚合物SP2和SP3。三种聚合物都表现出与采用相同发光单元的共轭聚合物类似的光物理特性,同时具有最高81.6%的荧光量子产率。三种超分子聚合物都成功运用于有机发光二极管的制备,其最高流明效率接近5 cd A^-1。在第三章中,我们继续利用柱芳烃大环对中性小分子具有高结合常数的特点,将柱[5]芳烃结构镶嵌于共轭微孔聚合物材料的主链结构当中,设计合成新型对二氧化碳气体具有高度选择性吸附能力的多孔结构材料。通过一系列合成上的尝试,我们克服了柱芳烃分子空间聚合位阻较大的困难,最终成功合成了具有完整孔洞结构的共轭微孔聚合物ThrAP5以及PorAP5。其中ThrAP5的比表面积达到2.2 cm³ g^-1,二氧化碳吸附能力可达4.3 mmol g^-1。而随着共聚单元的长度进一步增加,柱芳烃与卟啉单元共聚所得聚合物PorAP5的比表面积进一步提升达到5.6 cm³ g^-1,二氧化碳吸附能力更是提升达到6.9mmol g^-1。对比不含柱芳烃的类似多孔材料结构,柱芳烃的介入明显提升了对二氧化碳的选择性吸附。在第四章中,我们以卟啉分子为核,设计合成了三种亲水性的共轭小分子材料PF2H、PFZn、PFCu应用于水环境中的光催化制氢研究。三种小分子结构类似,都具有亲水侧链。实验证明这样的结构有利于提升其在水中的分散性,能够较为简便的得到均匀分散的高效光催化体系。其主要差异在于卟啉中心环境的不同。PF2H与PFZn中心相对缺电子,而PFCu中心为富电子环境,通过光催化制氢的测试发现,PFZn分子表现出最高的光催化活性,其产氢效率达到1.1 mmol h^-1 g^-1,PFCu则只能在光照条件下产生微量的氢气,其效率为0.2 mmol h^-1 g^-1。在第五章中,我们设计合成水溶性共轭小分子PFZnBr材料,并创新性的设计利用海水中的氯离子通过离子静电作用诱导PFZnBr分子形成超分子组装结构来提升其催化效率。研究表明,PFZnBr分子在单分散条件下受有限的分子内电荷转移效率影响,其光催化制氢产率只有0.2 mmol h^-1 g^-1。然而在海水条件中所形成超分子的组装体为助催化剂的负载提供了良好的平台同时促进了分子间的电荷转移,其光催化制氢的效率达到10.8 mmol h^-1 g^-1。这也是目前报道将有机半导体材料用于光催化制氢所获得的最高效率之一。我们还进一步深入的对超分子组装体形成前后的光生载流子传输速率进行了研究,发现超分子组装体的颗粒大小对于其载流子的传输及有效利用有着至关重要的影响。