太阳能作为目前地球上最为清洁的能源之一,我们可以利用光伏效应直接将光能转化为电能。一直以来,科学家一直热衷于寻找最高效和成本最低的的光电设备来转换光能。而有机光伏电池（OPV）作为近几十年来发展起来的一项新型的技术,由于其原料来源广,制作简单,价格低廉等优势使得人们不断地开发出新型太阳能电池。苝酰亚胺作为一种高性能的染料,自1910年首次被合成出来后,通过对苝环上12个可官能团化的取代位进行修饰,已经合成出大量不同光学、电子性能的衍生物。具有不同功能的苝酰亚胺衍生物有机纳米材料被源源不断地开发出来并得到应用,如染料敏化电池、有机场效应晶体管、有机发光二极管、荧光探针、激光染料、药物运输载体等。而为了获得其有机纳米功能材料,与超分子自组装技术的结合应用受到广泛关注。苝酰亚胺及其衍生物作为一种有机π-共轭分子,类似于石墨烯的大共轭体系,使得其分子间具有较强的π-π相互作用易于分子自发堆积。这为我们通过设计合理的分子结构,利用超分子组装对环境因素的敏感性,人为调节苝酰亚胺衍生物自组装过程中分子的聚集行为,以获得具有不同尺寸、不同形貌与不同光电性质的有机纳米功能材料提供可能性。目前通过非共价键的相互作用构建以苝酰亚胺为代表的π-共轭超分子组装体的研究较为常见,但是对如何有效地通过设计分子结构,精准地获得能满足人们需求的聚集体的研究少有报道。同时,多种非共价键协调作用对超分子聚集体宏观性能与微观结构之间的影响规律依旧处于探索阶段。为此,本论文合成了三种具有不同分子末端的含仲胺基团苝酰亚胺衍生物（B-PDI）,通过改变THF/H2O组装体系中溶剂的组成,对其进行了液相自组装。分析了B-PDI在自组装过程中B-PDI组装溶液体系独特的溶液从红色变为蓝色原因,并对三种含仲胺基团的苝酰亚胺衍生物的光电性能进行了评估,具体工作内容及其结果如下:1.通过合理设计分子结构,引入不同的胺基侧链,合成了三种含仲胺基团的苝酰亚胺衍生物分子B-PD（B-PDI-1、B-PDI-2和B-PDI-3）,并通过红外光谱与核磁共振氢谱确定了分子结构。2.采用快速溶剂扩散法,在不同THF含量的THF/H2O组装体系中进行自组装实验,讨论了无酸环境与含酸环境时衍生物的光谱行为差异;使用了扫描电子显微镜观察了B-PDI-1聚集体的形貌;结合X射线粉末衍射技术与Guassian 09w程序的仿真模拟,探究了B-PDI-1聚集体可能的堆积模型。研究结果表明,在改变THF/H2O组装体系中的THF含量时,随着THF含量的减少B-PDI-1采取了J型聚集的分子堆积方式,并且聚集体形貌发生了从螺旋纳米带、长斜四边形、不规则纳米短棒以及长直纳米带的演变。同时提出了一种可能存在的一种双层分子堆积模型,其相邻分子之间的滑移角度为45.3°。3.利用电化学工作站测试了不同组装环境中获得的聚集体薄膜的CV循环曲线,表征了聚集体的电子结构,并对含B-PDI-1不同组成的THF/H2O溶液体系变色机理进行了讨论。结果表明,由于THF/H2O溶液体系中THF含量降低,分子与分子首尾的相互作用增强,从而对聚集体晶格的产生影响,集中分布了LUMO与HOMO能级的苝环共轭平面重叠程度发生改变。这种影响导致了聚集体光学带隙的差异性以及聚集体对光波的选择性吸收与聚集体的电子结构的改变。4.对从THF/H2O二元溶剂体系中获得的三种含仲胺基团苝酰亚胺衍生物的组装体进行了瞬态光电响应与J-V曲线测试,评估了B-PDI的光电性能。研究结果表明,B-PDI-1在fTHF<50%时能形成稳定的光生电流;B-PDI-3只有当fTHF=30%与60%时能形成稳定的光生电流;而B-PDI-1在所有比例下光生电流的生成都不稳定,这与电子途径与材料本身的结构缺陷有关。然而当fTHF=80%时,B-PDI-2具有最高的光电转化效率为0.74%和最低的开路电压-0.04351v;其次是B-PDI-3,在fTHF=60%时的转化效率0.58%;B-PDI-1的最佳转化效率在fTHF=60%时获得,仅为0.43%。三种衍生物在有机光伏领域表现出了潜在的应用前景。通过以上的研究表明,含仲胺基团的苝酰亚胺衍生物在THF/H2O二元溶剂组装体系中,由于其特殊的分子结构与光物理性能,能够为获得有机纳米光光功能材料发展带来极大的促进作用,同时其良好的光电性能使得其在光伏应用领域具有潜在价值。