有机电致发光材料是支撑OLED领域的重要支柱，同时也是限制该领域的一个重要的瓶颈。前人在此领域已经进行了相当一部分有意义的探索性工作，合成出了多种以稠杂环化合物为环金属配体的小分子红光磷光材料，这类磷光材料集各种功能单元于一体，它具有如下优点：（1）发光量子效率高；（2）发光颜色可调；（3）平衡电荷注入及迁移能力。人们成功的把这些以稠杂环化合物为配体的磷光材料应用于器件中，为红色磷光材料的发展做出了巨大贡献。另外稠杂环化合物不仅共轭度大，而且很多稠杂环化合物上的杂原子可螯合金属离子形成金属配合物，因此也常被应用于设计荧光化学传感器。本论文报道了一系列稠杂环化合物，包括酞嗪衍生物和喹唑啉衍生物，研究了它们在电致发光领域及荧光化学传感领域的应用。并将它们作为环金属配体与三氯化铱及辅助配体反应以中等产率得到了双环铱配合物和离子型铱配合物，对其结构、光物理性能、电致发光性能进行了研究。本文也合成了含吩噻嗪基团的喹唑啉衍生物和喹唑啉-4（3H）-硫酮衍生物，用来检测铜离子和汞离子。具体研究内容如下：首先，我们合成了以酞嗪衍生物为配体的铱配合物，并在配体中引入了功能基团咔唑和三芳胺，分别提高了材料的空穴传输能力和热稳定性。基于上述铱配合物的红光电致发光器件有着优异的性能，外量子效率达到16.3%，亮度达到1484cd/m²，是纯红光发射。然后，我们又分别以N, N,2-三苯基喹唑啉-4-胺和2-（9-乙基-9H-咔唑-3-基）-N, N-二苯基喹唑啉-4-胺为主配体，吡啶羧酸、乙酰丙酮、二苯甲酰甲烷、2-（2-吡啶）-4-苯基喹啉为辅助配体制备了双环金属铱配合物和离子型铱配合物。这些配合物在二氯甲烷中都发射红光。分别将Ir（PQD）₂（acac）和Ir（PQD）₂（pic）掺杂在主体材料CPB和PVK+PBD中制得电致发光器件，这两个器件的色坐标都接近饱和红光。其中，基于Ir（PQD）₂（pic）的电致发光器件有着优异的性能，外量子效率达到18.44%，亮度也达到7107cd/m²。本论文还利用喹唑啉类化合物来检测金属离子Cu²⁺和Hg²⁺。将吩噻嗪引入喹唑啉制得能识别Cu²⁺的化学传感器ECQP，利用Cu²⁺将吩噻嗪氧化的机理来检测Cu²⁺，随着Cu²⁺的加入，化合物ECQP的紫外-吸收光谱和荧光光谱都有较大变化，溶液也由黄色变为无色，是一类选择性较好的荧光传感器；此外我们进一步探讨了其氧化态ECQPO对Hg²⁺的检测，当向ECQPO溶液中加入Hg²⁺，ECQPO的发射峰逐渐淬灭，但是直接向ECQP中滴加Hg²⁺，荧光光谱则没有变化，所以，此传感器具有抑制逻辑（INH）效应。最后，我们设计合成了一类具有高选择性的汞离子荧光探针TPS。当向TPS的THF溶液中加入Hg²⁺时，TPS的荧光迅速淬灭，而且溶液颜色也由原来的黄色瞬间变为红色，因此TPS探针可以用于Hg²⁺的裸眼识别。当向TPS-Hg²⁺体系中加入KI时，紫外和荧光光谱又几乎回到了TPS的原始状态，表示此探针具有回复性，可以重复使用。