C60具有完美的三维球状结构、优异的电子接受能力和电子传输能力，在光电材料领域有着极大的应用潜力。但是C60分子间有很强的相互作用，这使C60很容易自聚集因而与其它材料的相容性很差，从而大大限制了C60的应用。因此控制C60自组装成有序的结构对于发挥C60优异的性能具有重要意义。将刚性共轭齐聚物单元与C60通过刚性键接单元连接，制备形状两亲富勒烯衍生物，可利用C60之间强的相互作用以及共轭齐聚物单元之间弱的相互作用将C60自组装成有序结构。　　本文设计合成了系列基于齐聚芴-C60的形状两亲型富勒烯衍生物，并研究了它们的聚集态结构和光电性能。具体内容包括以下几个部分:　　(1)齐聚芴-C60形状两亲型富勒烯衍生物的合成　　本文设计合成了两个系列共6个齐聚芴-C60形状两亲型富勒烯衍生物，C60与齐聚芴中一个芴单元的9号位碳原子键连，形成一个刚性的三元环。其中第一个系列是“烷基取代基长度不同的齐聚芴-C60”(alkyl-OF-C60)∶C60接在三聚芴中间的芴单元上，其余两个芴单元上分别接正丁基、正辛基、正十二烷基;第二个系列是“共轭单元长度不同的齐聚芴-C60”(OFn-C60)∶C60分别与一、二、三、五聚芴键接，其它未接C60的芴单元上接有正辛基。通过1H-NMR、13C-NMR、FT-IR和MALDI-TOF的方法对产物化学结构进行了表征。　　(2)“烷基取代基长度不同的齐聚芴-C60”的聚集态结构研究　　通过广角X射线衍射(WAXD)、透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)的方法对第一个系列“烷基取代基长度不同的齐聚芴-C60”的样品进行了单晶结构的表征，结果表明这种棒状齐聚芴与球型C60通过三元环键接的形状两亲富勒烯衍生物可自组装成有序结构，其中C60与齐聚芴之间呈现一种两层C60、两层齐聚芴的交替排列方式，C60之间强的相互作用在自组装中起主导作用，齐聚芴之间弱的相互作用起约束和引导作用。通过改变齐聚芴9号位柔性烷基链的长度可实现对齐聚芴-C60形状两亲衍生物自组装结构的微调。Butyl-OF-C60的单晶结构为单斜晶系，空间群为P2，晶胞参数为a=1.86nm，b=3.96 nm，c=2.24 nm，α=γ=90°，β=68°; octyl-OF-C60的晶胞为单斜晶系，空间群是C2/m，晶胞参数为a=2.21 nm，b=4.06 nm，c=1.81 nm，β=75.5°，α=γ=90°;dodecanyl-OF-C60为三斜晶系，空间组群为P1，晶胞参数为a=1.82 nm，b=4.35 nm，c=2.26 nm,α=93.1°,β=94.5°,γ=92.7°。　　(3)齐聚芴-C60形状两亲富勒烯衍生物光电性能研究　　通过紫外吸收光谱、荧光光谱和循环伏安测试的方法研究了齐聚芴-C60形状两亲型富勒烯衍生物的光电性能。紫外吸收光谱和循环伏安测试表明，在齐聚芴-C60形状两亲衍生物中，齐聚芴与C60在基态无明显的相互作用，仅存在轻微的电子互扰。齐聚芴与C60之间的电子互扰是由键接芴单元pz轨道与C60表面π轨道之间的“异螺共轭”效应引起的。“异螺共轭”效应促使齐聚芴中的部分电子云偏向C60，从而“补偿”了C60因打开双键而“流失”的共轭性，使C60的接受电子能力增强。本文设计合成的齐聚芴-C60形状两亲衍生物的接受电子能力与C60的接受电子能力接近。　　紫外吸收光谱和循环伏安测试表明烷基链长度的改变对形状两亲齐聚芴-C60衍生物的光电性能无影响;随共轭长度的增加，齐聚芴部分的给电子能力增强，但是齐聚芴部分共轭长度的改变对OFn-C60的接受电子能力影响不大。　　荧光光谱表明，齐聚芴-C60衍生物在激发态存在齐聚芴与C60之间高效的能量转移。　　(4)齐聚芴-C60形状两亲衍生物光伏性能研究　　将齐聚芴-C60形状两亲衍生物作为电子受体与共轭聚合物共混，制备了本体异质结有机太阳能电池，并研究了齐聚芴共轭长度对有机太阳能电池光伏性能的影响。结果表明齐聚芴-C60形状两亲富勒烯衍生物作为电子受体与聚合物电子给体的相容性很好。这使共轭聚合物/齐聚芴-C60的界面面积较大、共轭聚合物间相互作用较少，电荷分离过程中能量损失少，从而导致基于OFn-C60器件的开路电压(Voc)较大。但是，透射电镜(TEM)结果表明，齐聚芴-C60与共轭聚合物之间优异的相容性使齐聚芴-C60器件的光活性层难以形成大尺寸的相分离结构，这影响了电荷的有效传输，从而导致短路电流(Jsc)和填充因子(FF)较低，最终影响了器件的光电转换效率。