水醇溶共轭聚合物（WSCPs）由于其独特的溶解性和半导体特性,被广泛应用于聚合物太阳电池（PSCs）、有机薄膜晶体管（OTFTs）、有机发光二极管（OLEDs）和生物传感器中。WSCPs主要由π-共轭骨架和大极性的功能化基团组成,它们在水-醇等环境友好型溶剂中具有优异的溶解性,为通过环保手段制造大面积太阳能电池并提升其器件效率奠定了技术基础。最近几年,研究人员总结了WSCPs的发展现状,并研究了它们在不同领域中的应用。一般情况下,WSCPs的合成主要包括骨架和侧链两方面,通过对骨架的独特修饰和对侧链的精细调控,可以进一步拓展WSCPs的应用领域。这种相似的结构可以增强活性层材料和阴极材料（CIL）的相容性,从而得到更好的接触,降低能垒,提高器件的性能。一直以来,侧链工程在PSCs中起着至关重要的作用,对能级、吸收光谱、发射光谱和分子堆积等物理性能具有重要的影响。因此,在共轭聚合物的合成过程中,侧链选择与骨架选择同样重要。通过使用电荷分离的掺杂方法,可以使有机太阳能电池（OSCs）,OEFT和OLED的器件性能得到明显改善。在有机半导体中,掺杂的基本机理与无机半导体相似。改变聚合物电荷载流子密度是增强输运能力,降低欧姆损失的重要手段。此外,具有合适的能级和强大的光收集能力是获得高光催化氢速率（HER）的关键。众所周知,有机材料（例如共轭聚合物）具有弱的载流子迁移率和小的激子扩散长度,这导致了大量的载流子复合,从而限制了光催化的活性。CPE的结构性质允许形成均相的水分解光催化体系,有利于解决激子扩散过程中的不良影响。此外,CPE具有很高的光稳定性,这为其在光催化领域中的广泛应用带来了另一个优势。在第二章中,我们设计并合成了一系列水-醇溶性的超支化聚电解质,这类聚合物既可以用作PSCs中的阴极界面材料（CIMs）,也可以用作有机光催化剂来制备氢气或氧气。超支化聚电解质（HD-Br,HN-Br和HP-Br）由1,3,5-三（吡啶-4-基）苯和烷基溴末端的共轭部分（包括吡咯并吡咯二酮（DPP）,萘二酰亚胺（NDI）和苝二酰亚胺（PDI））进行季铵化聚合得到的。结果表明,这类超支化聚电解质具有良好的水/醇溶解性和半导体特性,在PSCs和光催化领域具有良好的潜力。在PSCs中,这类超支化聚电解质会降低金属电极的功函数,促进电子收集,从而改善光伏性能。在光催化中,这类超支化聚电解质显示出良好的水分散性,在聚电解质和水之间提供了良好的界面接触,促进了有效的光催化释放氢气和氧气的过程。在第三章,我们设计并合成了一种新型的吡啶鎓配位共轭聚电解质（DPTFBr）,并将其应用于光催化制氢和OSCs中。DPTFBr的骨架上附着有吡啶鎓盐,该吡啶鎓盐在胺存在的情况下可以通过光诱导的胺掺杂过程从原始状态转变为自由基状态。该转变导致这类聚合物的紫外可见吸收光谱,氧化还原电势和电子自旋共振发生明显变化。结果表明,DPTFBr的独特性质促进了其在光催化制氢中的应用,其光催化制氢速率为7.33 mmolg-1h-1,分别比其中性和氧化类似物高出63倍和12倍。此外,DPTFBr侧链通过吡啶鎓盐的引入表现出出色的界面修饰能力,将其应用于有机太阳电池中可以明显提升电子传输和收集效率,获得了超过16%的光电转化效率。在第四章,我们设计并合成了基于二甲基甲酰胺（DTP）单元的共轭聚合物（DTPBr和DTP）,它们分别通过掺杂电子供体或受体而被化学氧化和还原。研究发现,基于DPP的共轭聚合物在近红外区域具有较宽的吸收范围,有利于增加材料的导电性,从而提高PSCs和FETs的效率。在基于DPP单元的导电材料中,吡啶鎓盐连接的DPP单元在提高光催化活性和电子迁移率等方面展现出巨大的潜力