配位化合物(即配合物)兼有无机化合物和有机化合物的特点。金属离子和有机配体之间形成一定电子共轭体系的配合物由于具有电子结构可调、易于形成大的电子离域体系、光学和电学性能丰富多样等特点,在有机发光二极管、有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机非线性光学材料和光电传感等领域应该大有可为。然而,与有机分子相比,关于配合物方面的研究要少得多,还有很多需要解决的问题。因此,共轭型配合物在有机光电材料和器件中的研究在近十年来引起了人们越来越多的关注,成为了一个重要的前沿方向。本论文分别从平面型金属-Salen配合物、金属-二硫纶配合物(包括平面型镍配合物和三维结构的钼配合物)、平面型铂-二亚胺配合物(包括小分子和高分子)这三种类型的配合物出发,对若干配合物的设计、合成、结构及其光电性能(主要包括电荷传输性能和双光子吸收性能)进行了比较系统的研究,结合理论计算对它们的结构—性能关系上做了一些总结,并在相关器件的构筑与性能上进行了一些有益的探索。本论文各章的主要内容如下：第一章是绪论,对具有光电功能的共轭配合物的基本概念、结构特点和应用前景进行了简要的介绍,然后分别总结了有机电荷传输材料和有机双光子吸收材料的背景知识和主要结构—性能关系,综述了配合物分子在这两个领域的研究进展。在此基础上,结合配合物电荷传输材料和双光子吸收材料的发展趋势和面临的问题,提出了本论文的设计思想和主要内容。第二章中,我们设计合成了四个M-Salen(M=Ni,Cu)平面型共轭配合物,通过核磁共振、质谱及元素分析等手段鉴定了它们的结构和纯度,利用热重分析、紫外-可见吸收光谱和循环伏安等测试手段研究了它们的基本性质。采用渡越时间技术研究了它们的电荷传输性能,发现Ⅱ-la和Ⅱ-1b仅具有空穴传输的性能,而Ⅱ-2和Ⅱ-3则既有空穴传输的性能,又有电子传输的性能,其中Ⅱ-3的空穴和电子迁移率都达到了10-5cm2/Vs,是一种新型的双极传输化合物。利用X-射线粉末衍射和原子力显微镜对它们的薄膜形貌进行了研究,发现Ⅱ-3通过真空蒸镀沉积的薄膜具有高结晶度的片状结构。利用理论计算得到的这四个化合物的前线轨道电子云分布,结合电化学的测试结果,我们对它们电荷传输性能存在差别的原因进行了探讨。在第三章,我们合成了三个单芳基取代的镍-双(二硫纶)平面型共轭配合物,通过核磁共振、质谱及元素分析等手段鉴定了它们的结构和纯度。紫外-可见-近红外吸收光谱和循环伏安测试等研究表明它们具有很低的LUMO值和很好的电化学稳定性,可能是一种在空气中性能稳定的n型半导体。利用量子化学方法得到了它们的电子云分布,计算了它们的重组能。将它们作为活性半导体层构筑了场效应晶体管器件,研究了它们的电荷传输性能。研究发现,Ⅲ-3具有很好的场效应性能,在PS-SiO2衬底上(70℃沉积)迁移率为0.11cm2V-1s-1,开关比为2×106,是一种优秀的n型分子半导体材料。利用X-射线粉末衍射和原子力显微镜研究了它们的薄膜结构,探讨了薄膜形貌对器件效果的影响。在第四章,我们设计合成了两个钼-三(二硫纶)配合物,通过核磁共振、质谱及元素分析等手段鉴定了它们的结构和纯度,利用紫外-可见-近红外吸收光谱、循环伏安测试以及理论计算等对它们进行了研究。这两个配合物具有很低的LUMO值,并且在紫外-可见-近红外光区具有很宽阔的吸收光谱,有可能成为一种潜在的n型材料用于太阳能电池领域。采用渡越时间法研究了它们的电荷传输性能,发现它们具有电子传输响应,Ⅳ-1可以测得一定的电子迁移率(10-6cm2/Vs),是一种具三维结构、可溶液加工成膜的电子传输化合物。将它们作为受体材料与聚3-己基噻吩共混制备了太阳能电池的器件,但是并未得到明显的光伏信号响应。对其原因进行了初步探讨。在前两章合成工作的基础上,我们在第五章又合成了四个钼-三(二硫纶)配合物,通过核磁共振、质谱及元素分析等手段鉴定了它们的结构和纯度。采用z-扫描法,利用飞秒激光对V-1和V-2在光通讯波段的双光子吸收性能进行了研究,发现它们在1300nm处具有一定的双光子吸收截面值。采用皮秒激光对本章和第四章合成的一共六个钼-三(二硫纶)配合物的双光子吸收性能进行了研究,总结了结构—性能关系。我们发现,这类化合物在1150-1350nm之间都具有双光子吸收效应,是一类新型的光通讯波段双光子生色团。第六章我们设计合成了两个共轭炔基配体前驱体(D-π-D’型和D-π-A型),进而设计合成了四个对应的平面共轭型二亚胺-铂-二炔化物,通过核磁共振、质谱及元素分析等手段鉴定了它们的结构与纯度。采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了它们的单光子光物理性质。它们的双光子吸收性能分别采用飞秒激光的双光子上转换荧光法(对荧光较强的化合物)或皮秒激光的开孔z-扫描法(对荧光很弱的化合物)进行了研究,并计算得到了相应的双光子吸收截面值。研究发现,Ⅵ-4具有较高的量子产率(0.44)和比较大的双光子吸收截面值(675GM),在双光子荧光显微中存在应用的潜力。采用理论计算研究了配合物的前线轨道电子云分布。第七章我们首先设计合成了四个A-π-D-π-A型以吡啶为端基的小分子化合物,通过核磁共振、质谱及元素分析等手段鉴定了它们的结构与纯度；随后合成了以它们为主体的三个可溶性铂配位高分子(Ⅶ-P1～Ⅶ-P3),通过核磁共振、凝胶色谱及元素分析等手段对它们进行了鉴定。测试结果表明Ⅶ-P2和Ⅶ-P3具有较大的分子量和较高的热稳定性。我们采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了小分子和高分子的单光子光物理性质,采用双光子上转换荧光法测试了它们的双光子吸收截面值。分别探讨了结构和配位与否等因素对有机配体小分子和配位高分子单、双光子性能的影响。利用原子力显微镜对高分子的薄膜形貌进行了研究,发现Ⅶ-P2和Ⅶ-P3具有比较好的成膜性。