聚芴是目前被研究的最热门的光电材料之一,具有优良的光致发光和电致发光的性能。可通过在聚合物的主链上引入不同类型的掺杂基团,使其发射波段可调可控,可以从蓝光区域一直延伸到近红外区域；聚芴的制备过程,相比于其他光电材料简单而高效,且生物毒性小。这些特性极大的促进了聚芴类材料在聚合物发光二极管、非线性光学、有机存储、有机激光以及高灵敏度生物荧光探针等方面的应用。虽然关于聚芴类化合物的合成与应用的报道络绎不绝,但目前在这类材料的研究中仍然有许多问题亟待解决。首先,由于这类化合物基本是以芳环作为主体结构,主链的分子构型刚性极强,这就使得生色团间能产生极强的偶极-偶极作用和π-π堆叠效应,导致固态下聚合物薄膜的发光较其溶液状态产生大幅度的淬灭。其次,和大多数染料分子一样,聚芴的光稳定性和热稳定性较差,特别是由于芴基的存在,在遇到高温工作环境时,或者长时间暴露在强光照射下,芴的9位很容易被氧化,生成芴酮缺陷。这些都将影响聚芴在光电器件领域的应用。最后,由于芴具有一定的空穴传输能力,容易修饰上推电子效应的基团,使得其作为一种典型的P型半导体材料而被人们所熟知,但是将其作为电子传输材料鲜有报道。本论文针对这些问题,以炔基芴和咔唑为原料,利用Sonogashira或Heck偶联反应,设计并合成了一系列含炔基芴的新型共轭半导体光电聚合物。通过加入笼型寡聚倍半硅氧烷(POSS)于聚合物主链中,利用再沉淀技术生成聚合物量子点(Pdots)。采用在聚合物主链上引入具有推拉电子效应的结构或在分子侧链中引入氢键超分子组装结构的方法,来改善这类聚合物的热稳定性、光物理稳定性、电子传输性能、光致发光和电致发光性能,并将它们应用于爆炸物荧光传感器、电子传输材料以及有机发光二极管等领域,主要包括以下三个方面的工作：(1)将咔唑单元修饰到二溴芴的9位,并利用Sonogashira反应将二炔芴与二溴芴反应,得到了以聚芴为主链,侧链修饰咔唑的低聚物P1。同时,通过控制这种聚合物共轭链段的长度和分子量,使其具有优良的的光学性能和良好的溶解性。最后,利用Heck反应,首次将含有双官能团POSS连接到了光电聚合物的主链中,得到了结构规整的POSS基光电杂化高分子P2。通过渗透凝胶色谱(GPC),红外光谱(FT IR),核磁(1H NMR)和荧光光谱表征了这种串珠型POSS基光电聚合物的结构。高分辨电镜显示(HRTEM),在固态下,双官能团(双乙烯基结构)的POSS绝大多数是以纳米级的尺寸分散在光电高分子的基质中的。实验结果表明,与寡聚物P1相比,POSS基的聚芴高分子在展现出优良热稳定性的同时,双乙烯基POSS的加入能够有效抑制荧光分子基团间强烈的堆叠效应和偶极-偶极作用,从而有效提高了聚芴高分子在固态和液态下的的光物理性能。这种具有规整性结构的双光能POSS基高分子光电材料在光电器件中有着广泛的应用前景。(2)将不同种类的苯并噻唑单元小分子共聚到聚芴的主链中,得到了不同发射波段的聚芴高分子。并利用再沉淀技术和荧光共振能量转移机理(FRET),制备了具有高荧光效率,高稳定性的水溶性聚合物量子点。发展了针对硝基芳烃爆炸物的,具有快速响应,高灵敏性,高选择性,简便等优势的聚合物量子点检测法,的方法。实验表明,不论是在液态相还是在固态相,利用Pdots法检测硝基芳烃化合物都能取得比较好的效果。特别是在溶液状态下,对于三硝基苯酚的定量检测范围可达0.2-20.0μg/mL,对于对硝基苯酚的定量检测范围可达0.05-6.0μg/mL,其最低的检出限甚至可以达到18.8 ng/mL。与传统的共轭发光聚合物在有机相中的检测相比,基于聚合物量子点的水相检测信号明显增强,克服了高聚物与试纸复合后因聚集而导致的严重荧光淬灭的缺点。最后,我们提出并验证了基于聚合物量子点检测硝基芳烃化合物信号增强的机理。这些结果都说明了基于聚合物量子点的检测方法对于硝基芳烃化合物精准的定量和快速的定性检测都具有良好的应用前景。(3)制备了一系列咔唑-炔芴共聚物,并将多种具有吸电子能力的苯并噻唑单体嵌入到聚合物的主链中,形成了一系列具有推拉电子效应和给体-受体(D-A)结构的半导体共轭聚合物。同时,将尿嘧啶修饰到二溴咔唑的9位上,这样可以使相邻聚合物分子链上的尿嘧啶形成互补的氢键。这种在聚合物侧链引入组装结构单元的方式,可以使得共轭聚合物在固态下形成具有交联结构的超分子组装薄膜。利用X射线衍射(XRD),升温红外以及高分辨电镜(HRTEM)证实了这种超分子组装结构的存在。随后,将这类具有D-A结构的半导体聚合物用于电子传输材料,基于空间电荷限制电流(SCLC)理论组装了单载流子器件,并利用所测得的单载流子器件的J-V曲线,计算得到了聚合物的电子迁移率,器件结构为ITO/ET/Ca/Al。其中,含氟的共轭聚合物P4和P5,展现出了更低的启动电压,分别为P4：4.6 V,P5：3.5 V。在场强为0.4 MV/cm时,其展现出了更高的电子迁移率,分别为P4:1.87 ×10-4 [cm2 V-1 s-1], P5:3.55 × 10-4 [cm2 V-1 s-1]。这一结果要明显好于目前商用的电子传输材料八羟基喹啉铝(Alq3),其启动电压为6.2 V,0.4MV/cm场强下的电子迁移率为121×10-5[cm2V-1s-1]。同时,通过组装聚合物发光二极管器件(PLEDs),器件结构为ITO/PEDOT:PSS/EML(SCPs)/BCP/LiF/Al,得到了这类聚合物的电致发光性能。与非交联结构的化合物相比,具有氢键交联结构的聚合物的光致发光性能和电致发光性能,都要远远好于前者。这些实验结果表明,具有氢键交联结构的D-A类半导体共轭聚合物可以作为一种多功能性的材料应用到光电器件领域。