近些年随着显示科技的跳跃式发展,液晶材料因其特殊的优良性能在显示方式中占据着举足轻重的地位。除此之外,研究者们正在不断优化液晶分子的结构和性能并赋予它全新的角色以期在工业化领域之中发挥出巨大作用,例如航空航天、生物医药、薄膜太阳能电池以及染料敏化太阳能电池等。结合本实验室在液晶材料(LCs)和染料敏化太阳能电池(DSSCs)等方面多年的研究,若能设计出这样一种化合物分子,既具有一定的向列相液晶区间可应用于TN显示模式和IPS显示模式,又可以作为染料敏化剂应用在染料敏化太阳能电池中,那么对于拓宽液晶分子的应用范围将大有裨益。本论文以棒状液晶分子结构为设计基础,分别引入了吡啶末端基、反式环己烷、乙撑桥键、噻吩环、侧氟等官能团,合成了含吡啶末端基烷氧基类化合物和含吡啶末端基乙撑桥键类化合物两个系列共7种化合物分子,并系统地研究其液晶性能和染敏性能。结果显示我们成功的合成了一类既具有液晶性能又具有一定染敏性能的新型化合物分子,并且这类化合物分子在国内外文献中均未见报道。主要研究工作如下:1.以对溴碘苯、4-吡陡硼酸、对碘吡啶、2,5-二溴噻吩、三甲基炔醇、三甲基乙基硅炔等化合物作为原料,通过Sonogashira偶联、Suzuki偶联、“一锅法”等一系列反应,合成了 3个含吡啶末端基烷氧基类化合物以及4个含吡啶末端基乙撑桥键类化合物。通过核磁共振(NMR)、红外光谱(IR)、元素分析(EA)和质谱(MS)等进行了结构表征。2.通过研究热性能发现,系列1中的C6-1、C6-2和C12-2均没有表现出预期的液晶相态。系列2中的3N-1、3SN、3FN和3FSN在升、降温过程中均表现出较宽的向列相区间。进一步研究官能团的影响,发现侧氟的引入可以有效降低液晶化合物的熔点、拓宽液晶向列相区间;而噻吩环的引入会缩小液晶分子的向列相区间。3.通过研究光谱性能发现,两个系列共7个目标化合物都在波长300～400nm范围内表现了明显的近紫外吸收谱带,系列2中侧氟和噻吩环的引入增强了分子共轭程度,使最大吸收峰发生红移。在波长400～500nm区间内均存在较强的荧光发射光谱,但是噻吩环的引入大大减弱了化合物的荧光吸收强度。4.通过研究电化学性能发现,化合物C6-1、C6-2、C12-2和化合物3N-1、3FN、3SN、3FSN的ELUMO值与EHOMO值均符合DSSCs对于染料敏化剂的基本要求。通过密度泛函理论计算发现,化合物3N-1、3FN、3SN、3FSN的优化结构都基本保持着棒状分子构型,HOMO和LUMO能级大面积重叠,有利于染料分子受到光照后电子的能级跃迁。因溶剂效应导致DFT计算的Eg要比实验测得的Egec大。5.通过研究光伏性能和阻抗性能发现,系列1中C12-2的开路电压(Voc=500.19mV)、短路电流密度(Jsc=0.4196mAcm-2)、填充因子(FF=0.5614)和光电转换效率(PCE=0.12%)都达到了最大值,说明炔键位置和烷基链长度的变动都会显著影响染料的光伏性能。系列2中侧氟取代以及噻吩环的引入都能明显的增大DSSCs的短路电流密度。3FSN因为其相对最高的短路电流密度和开路电压,因此也获得了相对较高的光电转换效率(0.10%)。