星形分子由一个中心核及连接于中心核的共轭臂组成,它的性质介于聚合物和小分子之间,兼具聚合物和小分子的优点。例如,它具有确定的HOMO/LUMO能级、高热稳定性、溶解性和成膜性。由于具有这些特点,近年来,星形化合物作为光电功能材料在诸如太阳能电池、有机发光二极管、场效应晶体管、传感器、激光等光电器件方面引起了广泛关注。本论文设计合成了六芴基苯分子,并进一步合成了一系列以六芴基苯为核的星形分子,研究了它们在有机发光二极管、太阳能电池等方面的应用,得出了一些有意义的结果,为星形分子的设计、合成及其在光电功能材料领域的应用开拓了新的思路。本论文各章的主要研究内容如下：第一章是文献综述。首先介绍了星形化合物的研究背景、结构特点、合成方法及几类代表性星形化合物,然后简要介绍了有机发光二极管(OLED)和聚合物太阳能电池的背景,从结构和性能关系的角度对星形化合物在光电材料方面的应用进行了评述。最后,阐述了本论文的总体设计思想。第二章设计合成了带有不同烷基链的六芴基苯(HFB),优化了它们的合成路线,通过X-射线晶体衍射研究了它们的结构特点,表征了它们的热力学、光物理和电化学性质。这些测试说明六芴基苯是一不含有旋转异构体的六芳基苯衍生物,其具有高度扭曲的骨架和很高的热稳定性,烷基链的长短对其光学性质影响不大。以1,2,3,4,5,6-六(9,9-二正己基-芴基)苯(hexyl-HFB)作为空穴传输层的电致发光器件最大电流效率达到了5.51cd/A,优于常用的空穴传输材料NPB制备的对比器件。第三章设计合成了以六芴基苯为核的星形咔唑和二苯胺衍生物HFB-Cz和HFB-Dpa。优化了六芴基苯衍生物的合成路线。这类分子一方面具有芳胺类化合物的空穴传输特性,另一方面由于具有六芴基苯的刚性骨架和星形结构,它们都显示高的玻璃化转变温度、热稳定性和成膜性。利用溶液加工的方法制备了以HFB-Cz和HFB-Dpa为空穴传输层的电致发光器件,其最大电流效率高达6.2cd/A,最大功率效率5.2lm/W,最大外量子效率1.9%,是文献报道的类似器件的最高值之一第四章对六芴基苯进行进一步衍生,将每支上的单个芴扩展为二聚、三聚和四聚芴,合成了一类以六芴基苯为核的螺旋桨形寡聚芴。热力学测试表明：这类星形芴形式上看起来是以苯环为核,实际上却是以六芴基苯为核。此外,对六芴基苯外围修饰额外的寡聚芴单元后,所得化合物的粉末与六芴基苯相比均显示为无定形态,都具有良好的溶解性和成膜性。光物理性质表明它们都显示深蓝光发射并具有高的量子产率。采用溶液加工的方法制备了以它们为发光层的有机电致发光器件,这些器件都显示深蓝光发射,由于星形结构抑制了分子的聚集和结晶,在不同电压下以三聚和四聚芴为臂的星形芴都显示很高的光谱稳定性。基于T1-T3的深蓝光电致发光器件其最大电流效率高达5.4cd/A,最大外量子效率6.8%,这是目前文献报道的溶液加工型星形寡聚芴的最高值。制备了以T1-T3为空穴传输层的电致发光器件,结果显示以T1-T3作为空穴传输层有利于器件的载流子传输平衡,其最大电流效率高达6.45cd/A,最大外量子效率1.92%。这也是第一次报道的以星形芴为空穴传输层的电致发光器件。这些结果表明以六芴基苯为核进行拓展而得的星形芴是一类具有高光谱稳定性的高效深蓝光材料和优良的空穴传输材料。第五章合成了一系列以六芴基苯为核的星形寡聚噻吩S1-S3。S1的晶体结构说明外围噻吩单元的引入使中心六芴基苯中芴与苯环之间的夹角平均化,整个分子呈现叠层-扭曲结构。S1-S3在常用溶剂中都具有良好的溶解性,其在薄膜中的吸收和发射光谱较溶液中均明显变宽,说明分子间存在聚集作用。循环伏安法测试S1-S3的电化学行为发现S1-S3都存在电化学聚合现象。第六章结合星形芴和醇溶性线性寡聚芴的优点,将醇溶性基团N-二羟乙基引入星形芴结构中,设计了一种醇溶性星形芴分子。优化了它们的合成路线,先通过亲核取代反应将溴正己基引入寡聚芴乙炔,再通过[2+2+2]环加成反应构建星形芴骨架,最后利用简单的亲核取代反应高效合成了醇溶性的星形芴分子T0-OH(?)T1-OH.T0-OH和T1-OH都具有合适的能隙和良好的醇溶性,可应用于聚合物太阳能电池的界面修饰材料。以溶液加工的方式制备了以TO-OH和T1-OH为界面修饰层的聚合物太阳能电池器件,并与不含界面修饰层的器件以及以PFN为界面修饰层的器件进行了对比。结果表明,以这类醇溶性星形芴分子为界面修饰层能同时提升器件的开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)和填充因子(FF),其器件能量转换效率(PCE)达到了6.20%,比不含界面修饰层的对比器件要高约50%。在此基础上,制备了以T1-OH为界面修饰层的不含PEDOT:PSS的倒置型器件,结果表明以基于T1-OH的器件其PCE达到6.04%。这些结果表明,醇溶性星形芴分子和醇溶性线性聚芴一样具有良好的界面修饰性能,考虑到星形化合物具有可重复批量制备、化学结构易调控的特点,这类分子可能是一类有前景的界面修饰材料。第七章研究了六芴基苯的Scholl氧化反应,通过核磁、质谱和晶体结构证明了六芴基苯的Scholl氧化反应会脱去4个氢原子生成马鞍形分子ox-HFB。讨论了六芴基苯的Scholl氧化生成ox-HFB原因,从侧面再次证明了第二章中六芴基苯的的螺旋形结构。研究了ox-HFB的电化学和光物理性质,说明ox-HFB在溶液中存在聚集诱导荧光淬灭现象,在粉末和晶体中存在结晶诱导荧光增强现象。