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有机小分子发光材料具有结构容易确定,产物容易分离,易修饰和自组装性质优良等特点,引起了人们广泛的研究兴趣。然而,由于存在较强的分子间相互作用和电荷转移,固态分子间容易聚集,使发光效率减小和亮度降低,导致荧光猝灭。近年来,报道了许多性能优异的有机小分子发光材料,特别是聚集诱导发光（aggregation-induced emission,AIE）材料和聚集诱导发光增强（aggregation-induced emission enhancement,AIEE）材料的报道,为设计、合成具有优异固态发光性质的材料提供了有效的思路。但是,大多数AIE/AIEE材料固体发光效率仍不理想,聚集体结构与发光性质之间的关系还有待进一步探讨。氰基取代二苯乙烯衍生物是典型的AIEE基团,其具有聚集体发光性质优良,合成简单和自组装形式多样等优良性质,为开发聚集体发光性质优良的材料,探讨聚集体结构与性质的相关性提供了有利条件。本文在充分文献调研的基础上,设计合成了一系列具有优良聚集态发光性能的氰基取代二苯乙烯衍生物,通过光谱分析、晶体结构解析和理论计算,研究了分子聚集体结构与材料性质的相关性,探讨了化合物聚集态发光机理。同时,根据材料的结构特点和性质差异,实现了发光波段的调节,探索了材料在发光液晶和荧光探针领域的应用。主要研究内容如下:1、阴离子调控分子聚集体结构与聚集态发光有机盐类化合物在分子聚集结构调控方面具有独特的优势,它们光物理性质的调节可以通过改变阳离子和阴离子实现。本文设计、合成了四个含不同阴离子的氰基苯乙烯吡啶嗡盐化合物（PyCl,PyNO3,PyOTs,PyPh4B）,研究了阴离子的改变对其结构和性质的影响。在稀有机溶液中,化合物处于游离态,由于它们具有相同的阳离子生色团,阴离子的改变对其光物理性质影响不大。然而,在固体态它们却表现出不同发光性质。随着阴离子体积的增大,由Cl-、N03-到OTs-,化合物的发光逐渐蓝移,由浅绿色变为深蓝色,荧光量子产率由2.5%增加到13.1%,然而体积最大的Ph4B-离子吡啶盐却没有固态荧光发射。单晶结构解析和DFT理论计算结果表明,化合物固体态发光是由于阳离子二聚体（dimer）形成,而Ph4B-离子较大的空间位阻作用,阻碍了阳离子dimer的形成,因此PyPh4B固体没有荧光发射。同时,这种独特的排列方式使化合物PyNO3具有晶体面各向异性荧光性质。2、侧链调控分子聚集体结构与聚集态发光非共轭基团的变化能够影响分子的堆积方式,改变聚集体的结构,从而调节化合物的聚集态发光。以氰基二苯乙烯为母体,分别通过"一锅法"简洁高效地合成了一系列D-π-A型含不同侧链的氰基二苯乙烯衍生物（ZH,ZOM,ZOE,ZOB）,对其结构进行了全面的表征。通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了侧链对化合物游离态和聚集态光物理性质的影响,结果表明侧链对化合物游离态的光物理性质影响不大,对化合物聚集态性质有较大影响。未进行侧链修饰的ZH在游离态和聚集态发光都很弱,修饰侧链的ZOM,ZOE和ZOB表现出AIEE性质,在溶液中发光很弱,聚集态荧光增强。进一步生长了四个化合物的单晶,通过结构分析研究了侧链对化合物聚集体结构的影响以及结构与性质的相关性,结果表明化合物ZH分子π体系之间没有相互作用,修饰侧链后,化合物ZOM形成H-dimer聚集体,ZOM和ZOB形成J-聚集体,H-dimer和J-聚集体的形成扩大了π电子的离域范围,使化合物聚集态发光增强。3、末端烷基链调控分子聚集态发光与液晶性质开发发光性质优良的液晶材料能够解决液晶器件不能主动发光的问题,从而简化器件结构,降低生产成本,同时降低能耗,提高对比度和亮度。吲哚[3,2b]咔唑具有优异的发光性能,本文通过将氰基二苯乙烯单元和吲哚[3,2b]咔唑基团引入到一个分子中,并调节改变分子末端烷基链长度,设计合成了三个含不同末端烷基链的氰基二苯乙烯吲哚[3,2b]咔唑衍生物（ZY4,ZY8,ZY12）,表征了化合物结构,研究了末端烷基链不同对化合物游离态和聚集态光物理性质以及液晶性质的影响。结果表明:末端烷基链对化合物单分子的光物理性质影响不大,但影响化合物聚集态发光。三个化合物都具有AIEE性质,随着末端烷基链的增长,固体的发光波长红移,量子产率逐渐升高。ZY12具有液晶性质,随着偏振角度的变化,其表现出发光各向异性。同时,在电场作用下,ZY12液晶器件发光减弱,有作为电场响应器件的潜力。4、Hg2+诱导分子聚集荧光探针的设计与合成利用氰基二苯乙烯化合物的AIEE性质,引入金属螯合能力较强的席夫碱结构单元,基于分子内或分子间聚集荧光增强,设计合成了两个席夫碱修饰的氰基二苯乙烯衍生物（TS,Z1）荧光探针。两个化合物都具有AIEE性质,在水环境中不会因聚集产生荧光猝灭。通过紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究探针分子基本的光物理性质和离子识别性质。由于探针TS和Z1分子较强的金属离子螯合作用,探针分子与Hg2+发生螯合聚集,增强荧光发射,从而实现对水环境中Hg2+的荧光"turn-on"识别。同时,利用荧光共聚焦显微镜技术,化合物Z1可以有效检测HepG2细胞中的Hg2+。