富勒烯分子具有刚性π共轭三维笼状结构,在光学、电学方面具有很多的本征优势。常温常压下的溶剂体系中,富勒烯可以利用分子间相互作用力自组装形成具有一定规则形貌的晶体材料。这些晶体材料在生长过程通常难以控制自组装的聚集速度,限制了微观尺度下对富勒烯晶体材料的调控,这使得富勒烯材料在实际的光学、电学应用中难以充分发挥其本征性能。本学术论文针对于在液相自组装过程中富勒烯聚集结构调控的不足,积极探索富勒烯自组装结构微观特性的控制方式。致力于分子尺度上富勒烯自组装结构的调控,构筑广度有序和功能化的富勒烯自组装结构,进一步拓展功能化富勒烯结构在光电、能源等方面的应用,推动富勒烯自组装结构在制备和应用性能上的研究。具体研究内容如下:1.非均相分布调控富勒烯自组装结构形貌转变针对于富勒烯自组装结构形貌转变过程中监测困难的问题,我们利用C70分子构建了非均相富勒烯微米管（fullerene microtubes,FMTs）,并基于该微米管制备了富勒烯微米锥（fullerene microhorns,FMHs）。首先,我们将C60和C70分子混合制备得到非均相分布的富勒烯微米管,在该过程中C70分子在叔丁醇溶剂中的溶解度较差(相对于C60分子),首先析出聚集在微米管的中间部位。随后,该非均相分布的微米管被均三甲苯中选择性溶解中间含C70分子较多的部位,从而制备得到富勒烯微米锥。该过程可控地实现富勒烯微米管到富勒烯微米锥的变化,并且十分直接地观测到了富勒烯形貌转变的过程。此外,我们制备得到的富勒烯微锥结构对这对富勒烯微观结构的控制提供了新的思路,对富勒烯生长机理的解释具有十分重要的意义。2.π-系化合物掺杂调控富勒烯纳米晶须微观结构采用液-液界面沉淀法（LLIP method）将多环芳族化合物（萘、蒽、芘,这三个分子的并苯环数量逐渐增加,尺寸增加）掺杂到富勒烯纳米晶须结构中研究掺杂分子与微观形貌之间的关系。实验结果表明多环芳香烃分子的掺杂可以十分有效的调控富勒烯自组装结构的微观结构,制备得到的纳米晶的内部微观结构明显发生改变。其中,掺杂萘分子的纳米晶须的内部结构改变最小,而掺杂蒽和芘分子的纳米精细的内部微观结构改变明显具有不均匀的内部结构。此外,多环芳族分子调控的富勒烯自组装结构的荧光性能显著改变,这意味着分子排列方式对纳米结构内的电子转移具有影响。这清晰地阐述了富勒烯自组装结构微观形貌与富勒烯光学性能的关系,为富勒烯自组装结构的机理研究提供了一定的基础。3.π-系化合物接枝调控富勒烯自组装结构形貌在高温冷凝回流的条件下制备出了C60-Pentacene加合物,将该接枝的化合利用液-液界面沉淀法制备晶体结构。实验结果表明,在25℃制备得到的微米花球结构具有致密的且均匀的片状结构而在110℃下制备得到了微米花球具有分布不均的片状结构。这种相貌结构的差异可以归咎于在温度造成溶解度的差异。这两种微米花球结构在疏水性能和光电探测器上展现出不同的性能。有利地论证了富勒烯材料形貌对性能的影响,为富勒烯的潜在应用提供了研究基础。4.高温碳化富勒烯晶体制备多孔碳材料及其超级电容器应用通过在二硫化碳和异丙醇的的液-液界面体系中制备得到了微米带,该微米带的高度可通过溶剂的高度调控。随后,通过在900和2000℃的条件下高温处理,我们制备得到了多孔碳材料,这些多孔碳材料保留了宏观的形貌但内部微观结构完全改变。在电容器的性能实验中,我们在更低的温度（900℃）下得到了优异的电化学性能,这主要归功于:多孔结构的形成和较高的比表面积、保持了一定的晶体结构提高了导电性、二维石墨化碳的生成。这些结果表明,富π电子的富勒烯晶体在储能应用具有一定潜力。5.溶剂化作用对一维富勒烯结构光电探测器性能的影响基于不同的液-液界面体系来制备成分不同的一维富勒烯结构,包括C60微米管,C60＆C70微米管以及C70微米管。这些微米管可以通过加热除去或部分去除晶格内部的溶剂而不改变其形貌结构。在光电实验中,除去溶剂的一维富勒烯结构表现出更高的电流响应而含有溶剂的结构具有更快的光电响应和更高的开关比信号。这些结果表明溶剂化在光电响应中具有是十分重要的作用,为拓展富勒烯的光电应用奠定了一定的基础。