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晶体工程学的快速发展为先进多功能材料的开发提供了一条重要而有效的途径。通过分子间的弱相互作用或配位作用，功能有机分子或其配位化合物有序排列从而实现了从分子到材料的转换。光致变色化合物是一类大家都熟知的可在光辐射下具有变色性质的化合物。这类化合物由于具有良好的光化学可逆性而被广泛的应用于先进功能材料的开发。本论文选取自身具有富电子羧酸基团的联吡啶鎓盐作为主要研究对象，通过分子修饰，超分子组装和配位组装成功地得到了七种新颖的联吡啶鎓盐有机晶体与十种配位化合物晶体，通过红外光谱、紫外光谱、元素分析、顺磁共振、热重分析、荧光分析，单晶X-射线衍射分析及磁化率测量对这些化合物进行了系统的结构表征并详细研究了不同分子构型及配位组装对化合物光致变色以及荧光性质的影响，同时对这两种性质之间的交叉进行了初步的探索。目前工作的特色及创新之处有：
(1)对羧酸联吡啶鎓盐配位化合物晶态下的光致变色规律进行了细致的研究，发现在羧酸联吡啶鎓盐配合物中，晶体的光敏性不仅取决于联吡啶鎓盐分子自身的构型和羧酸基团与鎓盐受体之间的距离，还取决于配位金属离子的属性和配位模式。比如，分别与Cu(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)离子配位的化合物[Cu(BCbpy)2(4，4’-bpy)]·2ClO4·11H2O(2-3)，[Zn(BCbpy)2]·2ClO4·8H2O(2-6)，[Mn(BCbpy)2(H2O)4]·BCbpy·2ClO4·10H2O(2-4)和[Mn2(BCbpy)4(H2O)3]·4ClO4·3H2O(2-5)就在光敏性方面变现出很大的差异。其中化合物2-6的光敏性明显优于其它化合物，2-3在光照下无变色现象发生，而2-4与2-5均为BCbpy内盐分子与Mn(Ⅱ)形成的配合物，但是由于配位位点的不同而表现出完全不同的光致变色特性。
(2)对羧酸联吡啶鎓盐分子晶态下的荧光性质进行了探索性研究。首次发现在特定晶态构型下羧酸联吡啶鎓盐分子可以通过电荷转移作用表现出丰富的荧光性质，其中部联吡啶鎓盐分子及其配位化合物的设计合成，光致变色及荧光性能研究分该类化合物的荧光性能与其分子构型和堆积方式联系紧密。比如BCbpy分子内盐的不同水合晶体就表现出完全不同的荧光性能，其中BCbpy·6H2O(2-1)表现出罕有的激发波长依赖的荧光现象，而BCbpy·2H2O(2-2)却只表现出单一波长的荧光发射。在这一研究基础上我们开发出了首例在水介质下质子触发的具有荧光开关性能的新型晶态材料。该材料(H2Bcbpb·2ClO4·H2O(3-1)和HBcbpb·ClO4·3H2O(3-2))通过在不同pH下改变Bcbpb分子羧基的质子化程度触发分子螺旋结构可逆转换实现荧光的开关。另外，通过分子修饰我们还在BCbpy分子基础上开发出具有潜在应用价值的新型单一组分的白光有机晶体材料L-COOH·ClO4(4-1)和L-Cl·ClO4(4-1)。这一材料具有合成调控容易，发光稳定等特点，对有机白光材料的发展提供了可供选择的新型分子体系。
(3)在羧酸联吡啶鎓盐单分子晶态荧光性能探索的基础上，通过配位组装开发出具有荧光识别性能的新型多晶体功能材料[Cd(BCbpy)(BPDC)0.5Cl]·7H2O(2-9a)。该化合物不仅自身具有肉眼可分辩的强荧光发射，其荧光颜色还可以随客体小分子的改变而发生变化，比如，该化合物通过脱水-吸水可实现荧光颜色从黄绿色到蓝色的可逆转化，与MeCN分子交换后可实现黄绿色到亮黄色的颜色转换，但对其它常见有机溶剂分子并没有明显的荧光颜色变化，具有对客体小分子选择性识别能力。