表面分子反应与超分子自组装是“自下而上”构筑二维功能表面材料的有效途径。相比而言，反应制备的共价纳米结构分子间连接作用强，具有较好的热稳定性和化学稳定性，引起了人们广泛的研究兴趣。同时借助扫描隧道显微镜(STM)，可实现从分子水平上对反应机理及二维材料生长过程进行研究。并有望获得在经典溶液相合成中难以制备的溶解度差或不稳定的产物。此外，由共价键连结的共轭分子具有良好的电子传输性能，在分子器件及分子电子学等领域拥有潜在的应用价值。本论文从表面分子反应出发，通过对结构基元设计，拓扑结构设计以及调控策略探索三个方面的深入研究，构筑了基于共价键的二维有机网格及分形结构。主要的研究内容包括:　　（一）引入羟基官能团制备了含分子内氢键的表面共价有机网格，并探究了分子内氢键对网格生长及稳定性的影响　　通过在反应生成的希夫碱中心邻位添加羟基取代基，即可引入分子内氢键，该方法被证明是提高体相共价有机网格(COFs)稳定性和结晶度的有效策略。然而，分子内氢键对表面共价有机网格(SCOFs)合成的影响还没有详细的研究。在此，实验选取1，3，5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)单体分别与两种含对称或不对称羟基官能团的对苯二醛分子反应制备SCOFs。在无溶剂的情况下，羟基取代基易被氧化，故反应需要在氩气保护下进行以获得高度有序的SCOFs。此外，前驱体中取代基的对称性不影响合成连续均一的网格结构。实验结果和理论计算表明，分子内氢键对表面合成的影响并不像在体相合成中那样重要，因为基底本身可以导致吸附分子的平面化。但分子内氢键的存在可以显著增强网格在酸碱环境中的稳定性。　　（二）通过拓扑结构设计，构筑了浓度调控的多形态表面共价有机网格。　　选取D2h对称性的1，3，6，8-四（对-甲酰基苯基）芘结构基元与一系列二齿线性胺分子反应，成功在表面制备了多形态单层共价有机网格(sCOFs)结构。通过扫描隧道显微镜可观察到三种高度有序的sCOFs，包括菱形、平行四边形和Kagome形态网格。利用不同骨架长度的二胺单体，可调控所得sCOFs的孔径及周期性。统计分析表明，在高浓度情况下优先生成两种类型的方形网格，而Kagome形态产物在低浓度下占有率较高。这一趋势可以通过三种产物结构网格密度的差异来理解。由于动态共价键的可逆性及自排序能力，我们能够由控制反应单体浓度的方法来有效调控产物分布，影响规律与超分子组装化学中报导的类似。　　（三）拓展平衡调控策略在熵稳定结构合成中的应用，制备了大面积有序的共价谢尔宾斯基三角分形。　　谢尔宾斯基三角(ST)，作为一种典型的分形结构，被预测具有特殊的电子、磁性、光学和机械性能。合成稳定的共价分子STs对其进一步应用至关重要。然而，在超高真空下构造共价STs的尝试，除生成目标产物外还存在许多无序吸附物。在此，我们通过1，3-苯二硼酸(1，3-BDBA)前驱体的表面脱水反应，在大气环境下引入少量水作为反应的平衡调节剂，成功获得了一系列无缺陷的共价STs。分子分形的最高级数可达三级，证明了化学平衡调控的策略同样适用于构筑熵驱动的纳米结构。并分析了所得共价STs展现出明暗两种对比度的原因。