本论文设计合成了五种新的含氮杂环的共轭聚合物。它们分别是含1,3,5-三苯基-2-吡唑啉单元的聚苯撑乙炔C10-PPE-TPP、含3,6-二苯基-吡咯[3,4-c]吡咯-1,4-二酮单元的聚苯撑乙炔C10-PPE-DPP和聚苯撑乙烯C6DPPDHPV、含3,6-二噻吩-吡咯[3,4-c]吡咯-1,4-二酮单元的聚苯撑乙烯C6DTDPPDHPV和C62DTDPPDHPV。采用核磁共振、红外光谱、凝胶渗透色谱、元素分析、紫外和荧光光谱、热失重、差示扫描量热、x射线衍射和循环伏安法等表征了聚合物的组成结构、光物理性质、热稳定性、聚集态结构和电化学特性。制备了含吡咯并吡咯二酮单元聚合物的有机太阳能和薄膜场效应管器件,并测试其性能。研究发现在共轭主链引入吡唑啉单元,可赋予聚合物C10-PPE-TPP扭曲的分子内电荷转移特性。它的荧光光谱显示出明显的对溶剂极性依赖。吡咯并吡咯二酮单元的引入可以平衡C10-PPE-DPP作为电致发光聚合物电子和空穴注入的势垒。它还可以分别作为给体和受体聚合物光伏材料,并显示良好的光伏响应。研究还发现吡咯并吡咯二酮单元氮原子上烷基和3,6-位芳基对合成的聚苯撑乙烯的光物理性质、链堆积、电子结构有很大影响,并最终影响聚合物器件的光伏性能和电荷传输特性。三种聚苯撑乙烯均为低能带隙聚合物,在紫外-可见光区域有强烈吸收。聚合物的HOMO能级和PCBM的LUMO能级之差与器件的开路电压近似满足正比关系。其中,具有规整链堆积的C6DPPDHPV显示出最高的器件效率0.72%。它作为场效应管材料,迁移率高达5.4×10-4cm2/Vs。