电子给体-受体（D-A）构型的纯有机分子,因其显著的分子内电荷转移特征（ICT）以及独特的光电性能,在材料科学领域备受关注,是当今研究热点之一。与重金属/重原子的分子材料相比纯有机D-A分子具有易于构建、类型丰富、毒性低等优势,近年来在光电器件（如有机光伏、场效应晶体管、有机发光二极管）,生物成像,以及光催化等领域展现出广泛的应用前景。D-A分子结构的键连方式,以及供受体的类型都会对其性质产生显著的影响,因此设计、合成具有特定结构和性质的D-A分子,结合理论计算解释其构-效关系,对于理解复杂的光物理过程,并制备出具有优异光、电性质的分子材料具有深远而重要的意义。本研究论文是基于具有较强吸电子能力且结构刚性的keto-BODIPY分子,通过引入不同的给电子基团（二噻吩乙烯基团或咔唑基团）,合成了一系列新颖的D-A分子体系,实现了环境光诱导的光环化途径（Norrish-Yang vs.6π）的调控以及延迟荧光行为。主要研究成果如下:1、基于苯并噻吩/噻吩-keto BODIPY的D-A分子的合成及其光控性质研究:广泛研究的光致变色二芳基乙烯在紫外光照射下发生6π电子的光环化,而在可见光照射下则发生可逆的开环过程。虽然1,2-二酮的Norrish–Yang环化反应是由发光二极管蓝光触发的,但大多数Norrish光反应发生在紫外光汞灯照射下,会导致副反应和光损伤,特别不利于生物系统中的应用。此外,由于酮在紫外可见区的摩尔消光系数较低,它们的Norrish-Yang光环化反应总是效率低下。为了提高可见光驱动光反应的效率,我们将两个光响应基元（二芳基噻吩和酮）作为π-共轭体系的一部分并入一个生色团中,从而使n-π和π-π*的电子跃迁红移到可见光范围。由于噻吩是电子给体,酮是电子受体,这些染料的HOMO和LUMO轨道在空间上的分离促进了三重态的产生,并且在可见光区域自敏化了分子内的光环化。研究发现改变二芳基噻吩上的R取代基可以控制分子内光环化途径,当R为甲基时（如1d,2d）,发生6π的光环化,而R为乙基时（如3d,6d）则发生Norrish-Yang光环化,具有很高的光化学选择性。三维时间分辨和稳态发射光谱表明,Norrish-Yang光环化反应在毫秒内发生,转换效率高达96%,并首次通过理论计算阐明了Norrish-Yang光环化反应的机制。2、基于咔唑-keto BODIPY的D-A分子的合成及延迟发光性质研究:热致延迟荧光分子材料由于具有比较小的ΔEST,可以实现三重态激子反向系间窜越过程上转换到单重态,提高激子利用率,是新一代具有优异OLED发光性能的分子材料。由于keto BODIPY是一类具有刚性平面结构和较强吸电子能力的氟硼染料,通过在这类染料的异吲哚啉酮单元上引入双咔唑取代基,即形成以咔唑为电子供体,keto-BODIPY为受体的D-A分子体系。这类分子吸收光谱中存在具有精细振动结构的LE主吸收峰和长波长处强烈的CT吸收峰,基态下存在强烈的从咔唑到keto BODIPY基元的ICT效应,主吸收峰则主要源于氟硼染料母核单元。通过meso-位氮原子和氰基的取代,可将发光颜色从源于BF2母核的蓝光调控到红光区;此外,还具有对氧气和溶剂极性都有依赖性的发光性质,即氧气和大极性溶剂都对发光强度产生淬灭效应。通过稳瞬态光谱技术以及不同温度下的时间分辨发射光谱进一步证明了延迟荧光的存在,并发现低温77 K下长达577 ms的长余辉发光寿命。结合X-射线单晶衍射,DFT理论计算考察影响延迟荧光性质的结构因素。3、基于D-A的CT发光特征的金属铱配合物:以2-二氟苯基吡啶为主配体的金属铱配合物通常具有蓝色磷光发射,然而通过改变辅助配体的共轭度可使配合物的发光红移,由源于主配体的LE蓝光发射变成了CT发光特征的红光。辅助配体结构的变化对配合物发光性质影响比较大,仅仅将吡啶基换成异喹啉基就可以使发光波长红移了近72 nm。结合X-射线单晶衍射,光谱学性质,量子化学理论计算,考察了辅助配体的电子效应以及空间构型对发光性质的影响。