超分子化学家一直致力于研究分子间的弱相互作用,例如氢键、金属配位作用以及主-客体作用,基于分子间弱相互作用的分子识别与自组装是超分子领域的两个研究重心,因此,本文的研究课题相应的分成两个主要部分,第一部分主要集中在基于六氮杂苯并菲结构的传感器对生物和环境重要相关性的无机阴离子和金属阳离子的选择性识别；在第二部分中,我们利用刚性“节点分子”、柔性“边框分子”和葫芦脲[8]在水中三组分自组装构筑了单层二维超分子有机框架。氟离子在牙齿护理和骨质疏松症的治疗上起到很好的医疗保健功效,然而,过多的氟摄入有可能导致氟中毒,尿结石甚至是癌症。在第二章中,我们合成了一个结构新颖的氟离子化学传感器分子2-8,该分子由六氮杂苯并菲核心与六个苯酚单元组成,可以高度选择性地通过视觉和光谱学测试识别氟离子的存在,并对此通过裸眼实验和紫外可见吸收光谱实验加以了证明。由于铜离子是多种金属酶的辅因子而在生命过程中扮演着关键作用,可是过度的铜离子富集会导致精神类的疾病和生态系统严重负担。在第三章中,我们利用具有三个salphen“口袋”配位结构的化学传感器分子2-8实现了铜离子的高度选择性识别,识别过程中随着铜离子的引入出现了明显的溶液颜色变化和吸收强度的显著升高。进一步我们发现铜离子和分子2-8形成的复合物可以选择性地原位识别硫离子的存在,硫离子是一种有毒的阴离子,一旦质子化成为硫氢根或者硫化氢将进一步增加它的毒性。我们用扫描电子显微镜,透射电子显微镜,原子力显微镜,粉末衍射和能量色散X射线光谱表征手段证明,传感器2-8分子与铜离子之间的配位作用导致了配位聚合物的生成。银离子在具有杀菌消毒功效的同时,也可能会干扰和破坏生态平衡以及良性微生物的正常生长,鉴于银离子在生态和环境系统中起到的双重作用,在第四章中,我们合成并表征了两个基于六氮杂苯并菲骨架的呋喃或者噻吩衍生化的银离子荧光探针4-4和4-8,通过裸眼实验,紫外吸收光谱,核磁滴定实验和荧光滴定实验研究了探针分子对银离子识别的灵敏性和选择性,研究发现噻吩衍生化探针分子4-8基于荧光淬灭机理表现出更高的选择性,我们也通过拟合荧光滴定曲线的方法计算得到了两个探针分子的对银离子的检测限和结合常数。石墨烯作为二维聚合物的标志自从被发现以来就引起了科学家们浓厚的兴趣,因为它为科学家们提供了研究其独特性质和实际应用的渠道。在第五章中,我们在刚性十字架形的“节点分子”侧臂修饰紫精单元,同时在柔性乙二醇链“边框分子”两端引入2,6-二萘酚或者1,4-二苯酚,二者在葫芦脲[8]主体增强的供-受体作用的驱动下,实现了由“节点分子”,“边框分子”以及葫芦脲[8]主体分子三组份自组装形成的单层有序的二维超分子有机框架。