荧光材料在很多领域包括化学、材料、生命、医学、环境科学等都有着广泛地应用,因为荧光分析具有灵敏度高、选择性高、痕量等优势。近年来,人们在荧光理论和技术上的持续探索取得了巨大的发展和进步,大大降低了荧光测量的成本并提高了测量的便捷性,使得荧光分析朝着原位、实时、自动化等方向发展。由于荧光光谱可以为我们提供很多分子过程的信息,对于我们理解微观世界至关重要。通过对荧光原理和荧光光谱的理解,我们可以对荧光材料进行更深入的研究,设计和发展出更多的荧光材料,优化它们的性能,扩大它们的应用范围。本文重点研究了一类毗啶β-二酮荧光材料,探索了它们在结晶、聚集诱导发光和力致荧光变色等方面的性质。另外,本文还对含有二硝基苯的聚甲基丙烯酸酯凝胶的形成与恢复进行了研究。首先,1-(4-甲氧基苯基)-3-(2-吡啶)-1,3-丙二酮(分子1)、1-(4-甲氧基苯基)-3-(3-毗啶)-1,3-丙二酮(分子2)、1-(4-甲氧基苯基)-3-(4-吡啶)-1,3-丙二酮(分子3)被合成出来。这三种吡啶β-二酮由于N的位置不同,导致结晶形态出现巨大差异。分子2和分子3和许多其他分子一样可以形成有规则几何图形的晶体,但分子1非常特殊,它可以形成弯曲的晶体。通过研究它们的结晶条件,包括结晶浓度、所使用的溶剂等,发现分子1在不同结晶浓度和溶剂中都能形成弯曲晶体。通过分子动力学模拟研究了它们的异构体能量,发现它们烯醇式结构的基态能量最低,且是平面型的。通过模拟结晶过程和计算π-π堆积,发现分子1在堆积过程中,甲氧基都朝外,而其他两种分子的甲氧基则不会,且分子.1有可能形成三元环结构。通过单晶结构发现分子2和3烯醇上的氢都在分子平面内,而分子1的氢则不在分子平面内,因此分子1是一个手性分子,很可能是这个原因导致了其晶体的弯曲。其次,合成了一系列β-二酮吡啶盐,这些二酮都有聚集诱导发光(AIE)现象。同时,这些化合物在固态时有荧光压敏性质,发光会红移,而水蒸气可以使它们的发光颜色恢复。其中,有的水溶性的β-二酮可以有选择性地与纤维素材料结合,并且产生很强的荧光,正如AIE所发出的光。最后,合成了二硝基苯甲酸酯侧链的聚甲基丙烯酸酯(poly[(methacryloyloxy)ethyl-3,5-dinitrobenzoate], PDNB)。 PDNB的DMF或者THF溶液可以通过交替改变在紫外光照射下和在黑暗中的条件经历溶液到胶体再恢复到溶液的变化过程。这种凝胶形成和恢复过程可能是由于光诱导电子转移产生了自由基离子导致的。