新型光敏染料的合成及光电化学性质一直是近年来国内外研究者关注的热点方向。三苯胺及咔唑衍生物作为染料常用的构建单元,对染料结构及能级调控的研究对提高光敏材料的光电转化效率有着决定性的意义。尤其是在非平面多元发色团染料的设计中,匹配发色团之间的能级极具挑战,对主要构建发色团的能级结构优化需要大量研究工作。本文主要针对以三苯胺-咔唑为构建单元的发色团进行细化研究。首先,通过优化合成条件,改变三苯胺与咔唑之间的链接基团,使三苯胺与咔唑发色单元之间形成出不同角度,进而调控染料分子的光谱特性和能级结构。在此基础上,进一步设计并合成了含有长链烷烃的染料分子:一方面旨在利用长链烷烃具有较好的有机溶剂溶解度来优化合成反应条件和提高合成反应产率,另一方面可以利用其空间位阻效应优化其在染料敏化光催化剂、染料敏化太阳能电池或其他光电化学池的光电转化效率。最后,初步探索了该类有机分子作为敏化剂,在染料敏化半导体颗粒表面对光降解酸性黑污染物中的应用。在有机合成中,主要采用了Vilsmeier反应、Wittig反应和Suzuki反应等,成功合成中间体15个,目标染料分子两系列共8种。其中,优化了部分Vilsmeier反应条件,使反应产率优于文献报道。同时,对两系列的染料分子进行了对比分析,结果表明,在相同反应条件下,长烷基链的引入可以提高缩合反应的产率。染料分子采用紫外-可见光吸收光谱、静态荧光光谱、量子产率测试以及电化学等分析方法,对化合物的光物理及电化学性能进行了研究。着重对微小结构改变的染料能级结构进行了分析,旨在实现对三苯胺-咔唑染料能级结构的精准调控。在光降解酸性黑的应用研究中,所有该类染料分子制备的光催化剂均对酸性黑表现出较好的脱色效果,其中最优的染料为噻吩乙烯基链接的三苯胺-咔唑TTEC和含有长链的乙烯基链接的三苯胺-咔唑TOXC。