本论文通过3,4,9,10-苝四羧酸二酐与胺的亚胺化反应合成了一系列结构新颖的偶氮苯功能化的苝二酰亚胺衍生物(PBI),通过核磁共振氢谱(1HNMR),基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对合成的化合物的结构进行了详细表征。苝二酰亚胺衍生物在苝环与偶氮苯的π-π堆积、氢键和范德华力协同作用下自组装形成组装体。通过365 nm和436 nm波长光的辐照并结合紫外-可见吸收光谱(UV-vis),对比了不同烷基链长度对苝二酰亚胺衍生物结构中的偶氮苯基团的顺反异构化行为的影响。研究结果表明分子间作用力的大小是影响偶氮苯基团顺反异构化行为的关键。在溶剂中通过365 nm和436 nm波长的光交替辐照实现了偶氮苯基团可逆的顺反异构变化。基于上述特点,我们通过透射电子显微镜(TEM)监控了偶氮苯在顺式构型和反式构型下组装体的微观形貌,对比了偶氮苯的顺反异构变化对不同烷基链长度苝二酰亚胺衍生物组装体形貌的调控作用。对于中等长度烷基链的苝二酰亚胺衍生物,偶氮苯顺反异构变化的调控作用最明显。同时对它们的凝胶性能进行了考察。随后,我们设计合成了一种结构新颖的以偶氮苯为中心的苝二酰亚胺二倍体,探究偶氮苯光致顺反异构化行为对组装体形貌的影响以及酸碱对聚集体发光行为的影响。本论文的主要研究内容如下:(1)通过3,4,9,10-苝四羧酸二酐与胺的亚胺化反应合成了三种具有不同烷基链长度的偶氮苯功能化的苝二酰亚胺衍生物。通过1HNMR与MALDI-TOF-MS对产物结构进行了表征。以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和1,2-二氯乙烷(DCE)为溶剂,考察了偶氮苯功能化的苝二酰亚胺衍生物中烷基链长度对偶氮苯基团顺反异构化行为的影响。通过对比三种PBI衍生物在DMF和DCE溶液中偶氮苯基团在365 nm和436 nm波长光的辐照下顺反异构化的程度,得出分子间作用力的大小是影响偶氮苯基团顺反异构变化的关键,较大的分子间作用力会对偶氮苯基团的顺反异构化行为产生不利影响。在DMF溶液中,由于氢键被破坏,分子间作用力相对较弱,通过365 nm和436 nm波长光交替辐照可以使其中的偶氮苯基团发生可逆的顺反异构变化,并且能稳定循环十次以上,表现出较好的可逆性。在DCE溶液中,由于分子间作用力较大,其中的偶氮苯基团顺反异构化程度降低,且随着测试时间延长,苝二酰亚胺衍生物自组装形成较大的组装体从而脱离体系,使得紫外-可见吸收值降低,偶氮苯顺反异构化行为可逆性减弱。通过对组装体微观形貌的监控,考察了偶氮苯顺反异构变化对组装体形貌的调控作用,以及烷基链长度对组装形貌的影响。TEM结果表明烷基链增长不利于纤维状组装体的形成,外围烷基链碳数为1和6的PBI1和PBI2在DMF中组装形成纤维状组装体,而外围烷基链碳数为12的PBI3只能形成类似纤维的组装体。对于中等烷基链长度的苝二酰亚胺衍生物PBI2,当偶氮苯处于反式构型时,形成纤维状组装体,通过365 nm紫外光辐照使其中的偶氮苯基团转变为顺式构型,组装体形貌转变为细长的柳叶状,再通过436 nm可见光辐照使其中的偶氮苯基团转变为反式构型,组装体又重新变为纤维状,实现了组装体形貌的光致调控。另外凝胶实验结果表明PBI1和PBI2成胶溶剂范围广,浓度低。(2)采用不对称合成的方法,以不对称苝二酰亚胺作为中间产物,通过亚胺化反应合成了中心偶氮苯功能化的苝二酰亚胺二倍体PBI5。通1HNMR,MALDI-TOF-MS对产物结构进行了表征。酸碱响应测试结果表明,向溶液中加入少量三氟乙酸(TFA),溶液的紫外吸收显著增强,并且紫外吸收和荧光发射发生红移,向溶液中加入三乙胺使溶液呈中性,溶液的紫外吸收和荧光发射蓝移至初始位置,继续加入三乙胺至溶液呈碱性,溶液的荧光被淬灭。在酸性条件下,溶液为紫红色,在紫外光辐照下发黄光,在碱性条件下,溶液为橘色在紫外光辐照下发绿光,在中性条件下,溶液为橘色且在紫外光辐照下不发光。通过对不含偶氮苯的PBI衍生物进行相同的对比测试,排除了偶氮苯对该现象的影响。该体系的酸碱响应行为是苝环本身和酸碱的相互作用所导致的。以DCE与TFA的混合溶剂为溶剂,考察了偶氮苯连接的苝二酰亚胺二倍体中偶氮苯基团在365 nm点光源辐照下的光致顺反异构化行为。在365 nm点光源辐照下,伴随着偶氮苯的顺反异构变化,在600 nm处出现了一个红移吸收带,并且在400-500 nm处出现了一个宽的蓝移吸收带,表明苝的聚集形态发生了改变。通过对溶液进行加热可以使新出现的吸收带部分回复,在365 nm点光源的辐照下可再次还原。TEM结果表明,当偶氮苯为反式构型时,PBI组装形成类似纤维的组装体,通过365 nm点光源辐照使其中的偶氮苯转变为顺式构型,组装体形貌转变为短棒状,实现了组装体形貌的光致调控。