有机材料较低的电子迁移率一直是限制有机电致发光器件(OLED)和有机光伏器件(OPV)性能提高的一个关键因素。因此，设计高效的电子传输材料具有十分迫切的需求。从分子设计的角度出发，含有较大缺电子程度的吡啶衍生物具有成为高效电子传输材料的巨大潜力。因此，本论文设计合成了一系列氰基取代的吡啶衍生物，并研究了它们在OLED以及OPV器件中的应用，具体结果如下：　　 1.在理论计算的基础上，设计合成了MPyCN(4-phenyl-2，6-dip-tolylpyridine-3，5-dicarbonitrile)和m-MPyCN(4，4-(1，3-phenylene)bis(2，6-dip-tolylpyridine-3，5-dicarbonitrile))两个氰基取代的吡啶衍生物并对其基本性质进行了研究。研究结果表明：它们均具有位置较低的HOMO和LUMO能级以及较高的电子迁移率，有利于空穴的阻挡和电子的注入及传输，因此，将其作为电子传输层/空穴阻挡层应用于荧光和磷光OLED中。基于MPyCN的荧光器件效率可达到1.8 lmw-1/3.0 cd A-1，超过了基于传统电子传输材料BPhen(bathophenanthroline)的器件效率(1.5 lm W-1/1.8 cd A-1。而磷光器件由于能级的不匹配导致器件效率很低，需要对器件结构进行优化才能进一步提高器件效率。　　 2.通过以上的研究发现，m-MPyCN的基本性质符合OPV器件中激子阻挡层(exciton blocking layer，EBL)的要求，将其应用于OPV器件中(ITO/CuPc/C60/m-MPyCN/Al)；取得了2.12％的光电转换效率和340 h的半衰期寿命，与基于传统的EBL材料BCP(2，9-dimethyl-4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline)的器件相比(1.47％，60 h)，效率提高了44％，寿命提高了5倍多。另外，通过对m-MPyCN分子结构的简单修饰得到了一系列具有高热稳定性的EBL材料，基于它们的OPV器件也均取得了较好的器件性能，并且通过对一系列EBL材料的分子结构、能隙大小、能级位置、电子迁移率以及器件性能之间相互关系的系统研究，得到一些EBL材料分子设计方面的参考。　　 3.通过以上研究证明，氰基取代的吡啶结构是一类潜在高效的电子传输基团，在其结构中引入较大的共轭基团和空穴传输基团后得到一系列具有发光性能和双极性性质的化合物，基于它们的OLED器件结构可简化至两层甚至一层，并且表现出低开启电压和操作电压、相对较高的功率效率(ηp)和较低的效率滚降等特点。其中，含有三苯胺基团的化合物PPPD(2，6-bis(4-(diphenylamino)phenyl)-4-phenylpyfidine-3，5-dicarbonitrile)具有相对较强的空穴传输能力，将其作为空穴传输层兼发光层的器件取得了高达8.5 cd A-1/6.9 lm W-1的器件效率，这可以归因于较平衡的电荷传输。另外，研究结果表明：吡啶环4-位上较大的共轭基团可作为将氰基取代的吡啶基团与其他空穴传输基团杂化成双极性分子的连接体。