近年来,有机太阳能电池以种类多样、制备简单、可制备柔性器件等优点而受到广泛的研究。目前制约着有机太阳能电池商业化的主要因素是高性能活性层材料的缺乏。三重态的材料由于激发态寿命比较长,因而能够实现更长时间和更长距离的激子传输,理论上是一种较优的材料。苝酰亚胺类材料是一种优秀的受体材料,它具有高的光和化学稳定性和强的可见吸收。本研究是在苝酰亚胺类材料的基础上引入金属配合物结构,构筑基于苝酰亚胺和金属配合物的三重态受体材料,提升它们的激发态寿命。具体工作分为以下三部分:1.基于苝二酰亚胺和二茂铁的受体分子设计、合成及性质研究。通过偶联、光催化闭环等反应合成三维的二茂铁并二苝二酰亚胺分子6和7。它们在300-600 nm之间有强而宽的吸收光谱,较低的LUMO能级(-3.84 eV和-3.66 eV)。二茂铁的引入,成功地使分子具有了三线态的性质,激发态寿命延长。其中6的激发态寿命达到0.81 μs,7的激发态寿命为0.46 μs。在有机太阳能电池器件应用中获得了约1%的器件效率,具有光伏应用前景。2.苝单酰亚胺-金属配合物类受体分子设计、合成及性质研究。通过Suzuki-Heck串联反应合成含羟基喹啉结构的苝单酰亚胺配体。配体与铁和镍元素配位,得到三维的配合物受体分子18和19。它们的LUMO能级较低(-3.70 eV和-3.69 eV),且吸收范围宽(300-850nm),具有很强的近红外吸收。它们的激发态寿命分别达到了0.19μs和0.28μs。在有机太阳能电池器件应用中获得了约1%的器件效率,具有光伏应用前景。3.苝单酰亚胺类近红外染料的设计合成与性质研究。将吸收波长调节到近红外区域是设计高效受体的重要因素。本研究通过引入推拉电子体系合成了两个苝单酰亚胺类近红外吸收染料20和21,吸收范围在600-850 nm。通过理论计算的方法解释了吸收红移的原因在于芳环上的氧负离子转化为醌式结构后,具有较强的吸电子能力,增强了整个分子结构的推拉电子体系。为电子受体设计的波长调控提供了一种思路。