苝酰亚胺（PBI）衍生物具有刚性的共轭平面骨架,同时具有化学稳定、光稳定、热稳定、易修饰和易组装等特点,表现出优异的光电性质,被广泛研究并应用于微生物传感器、太阳能电池、共轭多聚物和金属有机纳米材料等领域。随着对苝酰亚胺衍生物研究的不断深入,研究者发现在苝酰亚胺骨架的湾位进行修饰,容易导致苝酰亚胺骨架扭曲,因此化学家提出在苝酰亚胺骨架的邻位进行修饰的策略。苝酰亚胺骨架的邻位修饰不会影响苝酰亚胺骨架的平面性,即不会破坏分子间的π-π堆积,可以进行多种不同官能团的修饰。本论文通过1)对一系列邻位修饰的苝酰亚胺衍生物的聚集性质和手性识别进行研究;2)利用邻位修饰的苝酰亚胺衍生物合成金属有机纳米薄片,研究其光电性质,最后成功将其应用于锂离子电池,揭示了该类化合物在功能材料领域进一步应用的可能性。具体内容共分为五章:第一章简要概括了形成超分子自组装的几种常见的弱相互作用以及π共轭体系的聚集模型。重点讨论了目前构建π共轭体系的挑战,以及苝酰亚胺的性质和聚集。同时介绍了本课题组研究的邻位取代苝酰亚胺衍生物的合成和聚集性质以及应用。最后提出了本论文的工作设想。第二章考察了不同长度的炔基连接臂所连接的两个PBI单元形成的邻位苝酰亚胺衍生物聚集体在固相和液相中的不同聚集形式。晶体解析表明聚集体在固相中形成四聚体,核磁和光谱数据表明聚集体在液相中形成二聚体。液相中形成的二聚体,从低浓度（0.5 μM）到高浓度（200 μM）,从室温（288 K）到高温（383 K）,均具有高度的稳定性和强的结合常数以及特殊的光谱性质。第三章设计了N端连有手性分子的邻位炔基化苝酰亚胺手性衍生物,通过光谱证明,利用手性苝酰亚胺衍生物与客体之间的特异性结合,可以进行手性异构体之间的识别。第四章利用邻位修饰的四碘代苝酰亚胺合成大位阻的联吡啶苝酰亚胺衍生物,通过溶液法将其与不同的过渡金属离子反应。利用大位阻减少堆积构建单层金属层,成功制备出金属有机纳米薄片,并考察其表面形貌、热稳定性以及光电性质。首次将其应用于锂离子电池,满足对锂离子电池的高容量和长循环等指标要求。第五章对本论文进行总结和展望。