光酸作为一类酸度可以通过光控制的分子,在许多化学反应,生物功能和材料特性方面具有巨大的应用前景。这些应用均与质子转移密切相关,而质子转移过程可以使用不同类型的光酸通过光进行远程空间和时间上的控制。然而,它们却有着过程不可逆或质子解离寿命短的缺点,这限制了它们的广泛应用。而Liao课题组最近报道的亚稳态光酸克服了这些缺点,它具有高效率地产生较大的质子浓度的优点以及良好的可逆性,并且它的质子解离状态可以维持较长的时间。鉴于这些优异的性能,这种亚稳态光酸已引起极大的关注并用于控制酸催化反应、超分子组装、微生物燃料电池、杀菌、阳离子传感器和气味释放等方面。然而,对该亚稳态光酸进行系统的分子修饰尚未有详细地研究。众所周知,取代基对分子的光化学性质有很大影响,而光化学性质的改变将进一步影响它们的应用。因此,无论从基础研究还是实际应用的角度来看,都有必要系统地研究取代基效应对该亚稳态光酸光化学性质的影响。在第二章中,我们设计并合成了16个在分子骨架的不同位置含有不同取代基的亚稳态光酸衍生物,并详细地研究了所引入的取代基对其光化学性质的影响。光酸的几个重要性质包括显示颜色、溶解度、摩尔吸光系数、pK_a、暗/光酸性、光敏性以及逆反应动力学等。实验表明光酸的这些光化学性质与它们连接的官能团密切相关。该研究将有助于有针对性地设计与合成具有特定性质的光酸,并将其应用于涉及光控质子转移过程的功能材料或器件中。在第三章中,基于我们之前制备的可见光响应的可重复书写纸(复写纸),在此我主要对实现黑色打印进行了系统地探究。我们首先详细地研究了基于光酸和ODB-2二元黑色显色体系的复写纸。随后,我们利用互补色原理改进了显色层,形成了包括F-P,ODB-2和MO的三元黑色显色体系。经过不断优化,我们制备了包含三层结构的可见光响应的复写纸,并实现了高黑度,优异的打印分辨率和可重复书写性能。