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太阳能染料敏化剂和氟硼络合物是近年来功能染料研究的热点,人们设计并合成了成百上千个新型的染料分子,并证明了其在染料敏化太阳能电池,荧光开关、离子探测等方面的巨大应用前景。论文以新型A-π-D-π-A太阳能染料敏化剂和N/O氟硼络合物的分子设计、合成及光学性能研究为选题。分别以芴酮、芴、二甲基芴为给体,以苯、呋喃或噻吩为π桥,以氰乙酸为电子受体,设计并合成三个系列新型染料敏化剂,通过核磁、质谱等结构表征,研究反应过程及机理,测试其光谱性能、电化学性能、光电转换性能,并进行理论计算,探讨其构效关系;根据N/O氟硼络合物的结构特点,设计并合成了两个系列新型的基于N-甲酸甲酯取代苯腙和水杨醛类席夫碱结构的N/O氟硼络合物。对合成的N/O氟硼络合物及前体进行结构表征及溶剂效应、离子选择性、聚集诱导效应等光学性能分析,测试了部分化合物的单晶结构并进行基于DFT的理论计算,并分析了结构与光学性能关系。以芴酮为给体,苯、呋喃或噻吩为π桥,氰乙酸为受体,设计并合成了3个“A-π-D-π-A”型芴酮类染料敏化剂LV01-LV03。3,6-二溴-9-芴酮分别与5-甲酰基呋喃硼酸、5-甲酰基噻吩硼酸和4-甲酰基苯硼酸通过Suzuki偶联反应生成二醛化合物,得到的二醛与氰乙酸经Knoevenagel缩合得到染料敏化剂LV01-LV03。探讨了关键反应机理并对其合成工艺进行优化,对LV01-LV03进行了光谱性能、电化学性能、光电性能测试及理论计算,结果表明,三个染料敏化剂光电效率均较差,主要原因可能是染料分子的HOMO与LUMO重叠程度较小,受光激发后电子虽能从HOMO跃迁到LUMO,但电子传输效率较低,其中以呋喃为桥键染料敏化剂LV01因具有较好的分子平面性,有利于分子内电荷转移,短电流密度较高,光电转换效率为0.98%（Jsc=2.38 mA/cm2,Voc=0.55 V,ff=0.75）。以芴为给体,苯、呋喃或噻吩为π桥,氰乙酸为受体,设计并合成了3个新型的“A-π-D-π-A”芴类染料敏化剂LV04-LV06。该系列染料敏化剂的光电转换效率比相应的芴酮类敏化剂有较大提高,主要原因可能是该系列染料分子的HOMO与LUMO重叠程度变大,受光激发后电子能顺利的从HOMO跃迁到LUMO,电子传输效率提高,其中以噻吩为桥键,氰乙酸为受体的染料敏化剂LV06的光电转换效率较高,为2.35%（Jsc=5.63 mA/cm2,Voc=0.60 V,ff=0.70）。为比较给体改变对“A-π-D-π-A”对称双受体型染料敏化剂性能影响,设计并合成了3个以二甲基芴为给体,苯、呋喃或噻吩为π桥,氰乙酸为受体的“A-π-D-π-A”型染料敏化剂LV07-LV09。与芴酮相比,二甲基芴给体染料分子的HOMO与LUMO重叠程度更大,与芴系列染料接近。但给体体积变大造成的空间位阻效应降低了分子间的π-π堆积程度,暗电流减小,从而导致DSSCs的开路电压增大,因而该系列染料分子的开路电压及IPCE吸收谱明显更优,以呋喃为桥键的染料敏化剂LV08光电转换效率较高为1.96%（Jsc=3.93 mA/cm2,Voc=0.65 V,ff=0.77）。碳酸二甲酯与水合肼经甲氧基化反应得肼基甲酸甲酯（IV-1）,（IV-1）再与取代的芳香醛（酮）经缩合得到4个N-甲酸甲酯取代苯腙类化合物（IV-2）,IV-2与BF3.Et2O络合得到苯腙氟硼络合物（IV-3a）。对合成的苯腙氟硼络合物及前体进行了结构表征,考察不同溶剂对其荧光性能的影响,结果表明,取代基中含两个羟基的IV-2a和IV-2b比含一个甲氧基的IV-2c的发射波长红移22 nm。考察金属离子对IV-2b荧光性能的影响发现,其在Mg2+,Ni2+中荧光增强二十几倍,而在Fe3+中,荧光几乎完全淬灭,说明IV-2b对金属离子具有较好的选择性。以对苯二胺为原料,与水杨醛衍生物缩合得席夫碱类衍生物,再与三氟化硼乙醚络合形成氟硼络合物,共合成了3个水杨醛类席夫碱及2个氟硼络合物。对合成的席夫碱氟硼络合物及其前体进行了结构表征,考察不同溶剂对其荧光性能的影响,结果表明,随取代基供电子能力增加,前体V-1的λmax明显红移。分子的堆积方式及结构对固态荧光性能影响较大,高平面化的氟硼和萘环结构引起的分子间堆积作用导致V-2c及前体V-1c的固态荧光较差。研究发现前体V-1b具有良好聚集诱导荧光效应,同时发现前体V-1c对Cu2+有较好的离子选择性,只需加入1.0当量（1.0×10-55 M）的Cu2+便可使其荧光完全淬灭,且其他金属对其Cu2+检测的干扰较小,在检测铜离子方面有应用潜力,有望作为铜离子荧光探针。