萘-1,8:4,5-双（二甲酰亚胺）通常又被称作萘二酰亚胺（NDI）,作为一种常见的发色团,广泛应用于半导体器件、分子探针、超分子组装体和光合作用模拟等领域。然而,关于其三重态性质的研究相对较少。由于该发色团的吸收在短波长区域并且三重态寿命较短,因而不适于在光动力治疗（PDT）、光催化和三重态-三重态湮灭（TTA）上转换等领域中的应用。本论文旨在制备含NDI基团的新型三重态光敏剂,通过在其共轭中心（2,6位）上引入不同的取代基团,来实现吸收波长的延长以及获得优异的系间窜越（ISC）能力。本论文通过三氮唑柔性链,在NDI的2,6-位引入两个双碘Bodipy单元,经Click反应,构建了一种新型的宽谱带吸收（500～620nm）三重态光敏剂（diiodoBDP-NDI）,并对其光物理性质进行了详细地研究。飞秒瞬态吸收（fsTA）光谱揭示了该分子中的荧光共振能量转移（FRET）过程(kFRET=2.5×快于双碘Bodipy的ISC过程（kISC=3.3×109 s-1）,并观察到其三重态布居于NDI基团（三重态寿命τT=38μs;单线态氧量子产率ΦΔ=39%）。以diiodoBDP-NDI作为宽谱带激发的三重态光敏剂,以9,10-双（苯基乙炔基）蒽（BPEA）为受体,观察到了显著的三重态-三重态湮灭（量子产率ΦUC=2.8%）。为了使NDI的吸收波长进一步红移,本论文设计合成了一种具有红光吸收能力的三重态光敏剂（T-S-NDI;λabs=674 nm,ε=25000 M-1cm-1）。其合成方法是通过使用Lawesson试剂将NDI羰基上的氧原子用硫原子取代,反应产率较高（42%）。该化合物具有高效的敏化单线态氧能力（ΦΔ=58%）,其三重态寿命为14 μs。fs TA研究表明,T-S-NDI 的 ISC 速率较快（kISC=1.2 × 1010 s-1）。TD-DFT 计算表明 T-S-NDI 具有高效的ISC能力是由于该分子中存在S1→T3过程,该跃迁符合El-Sayed规则,即1（π-π*）→3（n-π*）ISC易发生。利用自由基增强系间窜越（REISC）机理,将NDI与稳定的verdazyl自由基通过不同的链（如苯基或苯基乙炔基）进行共价连接,以高收率合成了两种新型化合物（NDI-Ph-Vz和NDI-Ac-Ph-Vz）,其吸收波长在红光波段（600 nm）。其设计目的在于通过处于激发态的发色团与自由基之间的电子自旋-自旋交换相互作用,实现自由基增强ISC。fsTA研究表明,两个化合物均发生快速的电子转移过程（<150fs）,及电荷复合诱导ISC过程（约1.40-1.85ps）。发色团上的三重态与verdazyl的二重态具有相互作用,并通过纳秒瞬态吸收（ns TA）光谱观察到了双指数的衰减动力学特征。其中相对快速的衰减组分（50ns,占比:80%）归因于自旋允许的D1→D0内转换过程,相对慢速的衰减组分（2 μs,占比:20%）归属为Q1→D0 ISC过程。这些化合物可在三乙醇胺（TEOA）存在下通过光还原生成NDI自由基阴离子。此外,通过向NDI基团的2,6-位引入两个具有不同取代模式的咔唑单元,利用电子给-受体连接的新途径,设计了基于自旋轨道电荷转移系间窜越（SOCT-ISC）的三元分子体系（triad）。我们观察到通过咔唑上的碳原子连接构成的三元化合物,其电子耦合矩阵元（VDA）通常较弱（VDA=0.12 eV;ε=4000 M-1 cm-1）;而电子给受体之间具有π共轭结构,即以咔唑上的氮原子连接构成的化合物,其电子耦合较强（VDA=0.35 eV）,因而 CT 吸收带更加明显（ε=16500M-1 cm-1）。NDI-Cz-Ph 和 NDI-Ph-Cz 具有 ISC 能力（ΦΔ=26%）和寿命为～2 ns（99.2%）/～20 μs（0.8%）的热激活延迟荧光（TADF）性质。将这些基于TADF的三重态光敏剂用于TTA上转换,在较低的光敏剂和受体浓度下,观察到了较高的上转换量子效率(（ΦUC=8.2%）。