光电功能聚合物作为电极材料在电致变色（EC）和超级电容（SC）领域具有重要的应用前景。给体-受体（donor-acceptor,D-A）型聚合物主链中的D单元和A单元共轭连接,其氧化还原性质难以精确预测。比起D-A聚合物,给体-节点-受体（donor-node-acceptor,D-n-A）型聚合物中的D单元和A单元的共轭被节点打断,其电子的最高占据分子轨道和最低未占分子轨道分别局域到D单元和A单元,因此可以通过改变D单元和A单元来独立地调节聚合物的氧化和还原性质。D-n-A型聚合物拥有独特的光物理和光化学性质而被广泛应用到光开关或电化学领域,引起了诸多课题组的研究兴趣。本论文首先设计、合成和表征了一种D-n-A型噻吩功能化的苝酰亚胺单体分子（4T-PDI）,其中噻吩（T）基团（D单元）为可电化学氧化交联基团、苝酰亚胺（PDI）基团（A单元）为可电化学还原变色的功能基团;通过原位电化学偶联反应的方法制备了苝酰亚胺的交联薄膜（poly-4T-PDI）,系统研究了该薄膜的光物理性质和氧化还原性质。该薄膜在n-型掺杂过程中,在施加0到-1.1 V的外加电压的条件下,在循环伏安曲线上出现两个还原峰,分别对应于苝酰亚胺的负一价阴离子和负二价阴离子的形成。苝酰亚胺在不同价态下具有显著的颜色差别,光谱电化学测试结果表明,poly-4T-PDI薄膜是一种在空气中稳定的n-型电致变色材料,在680 nm和760 nm处的光学对比度分别达到64.6%和75.9%;在施加0到-0.64 V外加电压的条件下（苝酰亚胺在中性态和负一价阴离子态之间转换）,该薄膜表现出优异的循环稳定性,电化学循环扫描3000圈次后电化学活性仍能保持初始值的89%。在上述工作的研究基础上,进一步设计并合成了两种D-n-A型单体分子（2T3-PDI和4T3-PDI）,其中三联噻吩T3（D单元）为可电化学氧化交联基团、PDI为可电化学还原的功能基团;通过原位电化学偶联反应的方法聚合成交联薄膜（poly-2T3-PDI和poly-4T3-PDI）,并对比研究了poly-4T-PDI、poly-2T3-PDI和poly-4T3-PDI这三种交联薄膜的氧化还原特性。薄膜的循环伏安曲线表明poly-2T3-PDI薄膜相对于另外两种交联薄膜拥有更加平衡的n-型掺杂和p-型掺杂过程,这得益于电化学偶联反应生成了共轭聚噻吩结构以及聚噻吩单元与PDI单元间特殊的“节点”链接方式。随后对三种电极材料进行充放电测试和分析,结果表明在5 A g-1的电流密度下,在n-型掺杂和p-型掺杂过程中,poly-2T3-PDI薄膜分别具有高达299 F g-1和264 F g-1的质量比容量,证明这是一种很好的组装Ⅲ型超级电容器的电极材料。该对比研究表明,D-n-A型结构是实现高性能双极性电极材料的一种新颖策略。进一步设计和合成了一系列功能化的聚合物P0、P5和P10,其中以高空穴迁移率的共轭聚合物为主链,苝酰亚胺为侧链并通过节点与主链相连,其中侧链苝酰亚胺含量依次为0%、5%和10%。通过红外光谱、紫外吸收光谱、X射线光电子能谱和差分脉冲伏安法等对三种聚合物结构进行了系统的表征。结果显示,侧链苝酰亚胺基团的引入会抑制聚合物主链的聚集,并且将聚合物在薄膜中的优势取向由“edge-on”取向转变成“face-on”。这种聚合物取向的改变有利于减小纵向器件的暗电流,同时侧链苝酰亚胺和主链共轭聚合物之间的光致电子转移,有利于提高聚合物薄膜在光激发条件下的载流子密度从而实现大的光电流,因此这种聚合物很适合做光电探测器材料。对比研究发现,以P5作为活性层的有机光电探测器展现出非常好的器件性能,探测率达到2.4×1011Jones、响应时间为27μs/286μs（上升/衰减）、高响应速度为0.33 A W-1,特别是活性层薄膜厚度为2.6μm的光探测器件在近红外光区具有窄光谱响应的性质。