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茈二酰亚胺具有大的π-共轭苯环平面结构和两个亚胺环结构,使其具有极强的光电性能和荧光性能。该化合物在较稀的溶液中荧光很强,量子产率很高（接近于100%）,但是,在浓溶液特别是固态下,由于相互吸引的偶极-偶极相互作用,或者是显著的分子间π-π堆积,这类分子通常具有本质上的强烈的聚集特性,导致材料的荧光在固态下严重猝灭。以无机硅氧骨架结构为主体的笼状纳米颗粒POSS因其8个角上的有机基团而可溶于大部分有机溶剂,其直径（约0.78nm）大于π-π堆砌面间距。本文研究设计并合成了系列以纳米颗粒POSS为侧基的对称和非对称苝酰亚胺,考察不同分子结构苝酰亚胺的溶液自组装行为及其在不同凝聚态下的光学性质。主要研究结果如下:1、本文采用改进一步法合成并分离提纯得到了 Isooctyl-POSS-PDI-POSS和Isooctyl-POSS-PDI-OH,NMR、MALDI-TOF等波谱分析表明产物为目标化合物,其产率分别可达57%和30%;TGA和DSC曲线分析表明,该两种化合物的热降解温度分别为400℃和450℃,具有较好的热稳定性。2、通过紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis）、荧光发射光谱（FP）和行波离子迁移质谱（ESI-TWIM-MS-TOF）等研究了 Isooctyl-POSS-PDI-POSS 在单溶剂和复合溶剂中的自组装行为。结果表明,在单溶剂下Isooctyl-POSS-PDI-POSS的最大的吸收峰的波长在524nm,三个特征峰456nm、488nm和524nm分别对应0-2、0-1和0-0的电子振动;随着稀溶液（106 mol/L）浓度的增加其紫外可见光谱中的摩尔消光系数呈线性递减关系,其中0-1与0-0峰的摩尔消光系数ε488/ε524的比值逐渐增大,说明溶液体系中聚集态的占有分数随着浓度的增大而增大。稀溶液10-6 mol/L下荧光光谱与紫外吸收光谱呈镜面对称关系,荧光强度随着浓度的增大而增大并伴随着红移发生。但是当浓度大于1X 10-5 mol/L时,荧光强度却随着浓度的增加而减小且发生大的红移。这可能是由于在高浓度的溶液中产生了Isooctyl-POSS-PDI-POSS的聚集体,导致荧光强度下降。在复合溶剂中,CHC13/MeOH=1:l 时,Isooctyl-POSS-PDI-POSS 发生了 π-π 堆积,以浓度递变的紫外吸收光谱数据为依据计算PDI单分子-二聚体模型,结果发现当浓度（c>1X 10-4 mol/L）时,聚集速率增加变缓并趋于定值,说明化合物的溶液浓度增大到一定浓度时,溶液体系为单分子-二聚体的一个平衡状态。为了进一步解析聚集体的不同种类,进行了行波离子迁移质谱测试,结果表明体系中存在大量的二聚体和微量的三聚体或更高的聚集体,其中二聚体的行波飞行时间分别为4.49ms、7.05ms和9.75ms,三者中9.75ms的峰强最大,因此可以推测出二聚体具有三种不同的堆积构型,且飞行时间为9.75ms的堆积构型为二聚体的主要存在形式。3、通过紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis）、荧光发射光谱（FP）和行波离子迁移质谱（ESI-TWIM-MS-TOF）等研究了 Isooctyl-POSS-PDI-OH的溶液自组装行为。结果表明:基于单溶剂浓度变化的紫外吸收光谱中,稀溶液（c=1×10-6mol/L）中的摩尔消光系数最大,具有的三个吸收特征峰分别为460nm、490nm和527nm,随着浓度的增加ε490/ε527的比值逐渐趋向于1,这表示溶液体系中的单分子和聚集体达到平衡状态。基于单溶剂变化的荧光光谱,稀溶液（10-6 mol/L）的荧光强度随着浓度的增加而增加,最大荧光发射波长发生红移现象。当溶液（c>1×10-5mol/L）时,随着浓度的增加而产生的Isooctyl-POSS-PDI-OH聚集体导致荧光强度减弱,同时伴随着最大荧光发射峰红移至548nm。CHC13/MeOH=l:4时,PDI单分子-二聚体模型计算结果表明当浓度（c>1×10-4 mol/L）时,溶液体系存在着单分子-二聚体的平衡状态。行波离子迁移质谱图解析说明体系中大量存在三种不同构型的二聚体。4、采用直接沉淀法制备低有序粉末、相分离法（复合溶剂缓慢扩散法）制备高有序晶体和直接挥发膜,这三种不同形态的固体通过固体紫外-可见光光谱、固态荧光发射光谱以及积分球等测试手段进行表征,并比较分析了在单分子态和不同凝聚态下的光学性质。结果发现与稀溶液（10-5mol/L）单分子光的吸收范围（400nm～5 50nm）相比,固态的吸光区域变宽（200nm～800nm）且单分子的三个特征峰完全消失。相对于低有序的聚集态而言,高有序的晶体具有高的荧光量子产率,小的发射波长,这与晶体由二聚体作为基元堆砌,其中的π-π相互作用是非连续的有关。