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超分子化学是一门由化学与多门学科交叉构成的新兴科学,被定义为“超越分子以外的化学,旨在设计和构筑分子/分子、分子/离子之间通过非共价作用形成复杂有序且具有独特功能的化学组装体系。大环化合物因其独特的结构特性在超分子组装及聚合物材料研发领域中备受关注,每一种大环化合物的发现均极大地推动了超分子化学的发展,随之而来的是一系列相关成果被报道。2008年日本科学家Ogoshi第一次合成出了第五代大环主体化合物-柱[n]芳烃,从此对基于柱芳烃的超分子化学研究引起了越来越多科学家的关注。柱[n]芳烃是以对苯二酚及其醚为重复单元,在对位上通过亚甲基桥彼此连接形成的刚性柱状结构。由于其特殊的对称性柱状结构、富电子空腔、合成条件温和、易于修饰和丰富的主客体包结性能等特点。同时,柱[n]芳烃也被赋予了各种自组装驱动力,例如氢键,C-H???π,阳离子???π,π???π,金属-配体配位,范德华力以及疏水效应等。这些多样的驱动力赋予了柱[n]芳烃具有选择性结合不同类型客体的能力,这为构建各种新颖的超分子体系包括化学传感器、超分子聚合物、人工跨膜通道和分子机器等提供了新的平台。本论文着重归纳了近年来基于柱[n]芳烃构筑的超分子聚合物材料在离子/分子识别、吸附和分离以及刺激响应性等方面的研究进展。本论文分为四部分:第一部分,我们总结了近年来基于柱[n]芳烃构筑的超分子聚合物凝胶的最新研究进展。在这部分中,从凝胶中所含溶剂的角度来分,我们将柱[n]芳烃构筑的凝胶分为有机凝胶和水凝胶,在柱[n]芳烃构筑的有机凝胶中进一步根据形成凝胶组分的数目分为单组分有机凝胶,双组分有机凝胶和多组分有机凝胶。在形成的水凝胶中进一步根据凝胶因子分子量的大小分为基于低分子量柱[n]芳烃构筑的超分子水凝胶和柱[n]芳烃聚合物构筑的水凝胶。同时,我们还介绍了基于柱[n]芳烃构建的超分子凝胶在离子/分子识别和检测、吸附和分离、药物释放、自修复、导电性等方面的应用。第二部分,我们用双萘酰亚胺修饰的柱[5]芳烃和季铵盐功能化的柱[5]芳烃设计构建了一种新型的超分子有机框架（SOF-AMP）,这种超分子有机框架在环己醇溶液中通过多重自组装驱动力能形成稳定的超分子有机框架凝胶（SOF-AMP-G）。SOF-AMP-G不仅展现出了对温度良好的响应性,而且该双组份超分子凝胶能通过阳离子???π和π???π作用之间的竞争来实现对三价铁离子和磷酸二氢根离子的高选择性和超灵敏性荧光检测。另外,制备的干凝胶还可以高效地吸附铁离子,对铁离子的吸附率为99.85%。值得注意的是,这种超分子有机凝胶还可以用来构建对三价铁离子和磷酸二氢根离子超灵敏响应的逻辑门,这极大地拓展了基于柱芳烃构筑的超分子聚合物材料的应用范围。第三部分,我们合成了一种三甲基铵盐修饰的水溶性柱[5]芳烃（WP5）,进一步将其与萘酰亚胺衍生物（PN）在多重非共价作用力的驱动下通过主客体组装构建了柱[5]芳烃准轮烷（WP5-PN）,WP5-PN在DMSO和H2O的二元混合溶液中转变成超分子聚合物凝胶（WP5-PN-G）,WP5-PN-G具有良好的聚集诱导发射（AIE）性能。有趣的是,制备的超分子聚合物凝胶展现出了对温度、酸/碱、竞争性客体分子和机械力等多重外界刺激响应性。另外,这种超分子凝胶不仅可以通过阳离子???π作用和外墙π???π作用之间的竞争来达到对铁离子和氟离子以及铜离子和氰根离子的超灵敏响应,还可以从水溶液中有效地除去铁离子和铜离子。同时,制备的超分子凝胶和金属凝胶薄膜分别可以用来方便快速检测铁离子和铜离子以及氟离子和氰根离子,表明WP5-PN-G在多分析物检测,分离以及荧光显示材料等方面具有潜在的应用前景。第四部分,我们设计合成了一种新颖的双边功能化的柱[5]芳烃凝胶因子（MP5）,其可以通过萘酰亚胺基团和柱[5]芳烃之间的π???π堆积作用自组装成超分子π凝胶（MP5-G）。MP5的萘酰亚胺基团不仅可以作为π???π堆积作用位点,还可以作为一种荧光团,在高浓度下形成的MP5-G有很强的黄色荧光。MP5-G有着良好的热响应,酸/碱响应,阳离子响应和氨基酸响应,通过可逆的加热和冷却MP5-G的溶液实现了荧光交替“关闭-打开-关闭”的现象。有趣的是,MP5-G在凝胶状态下通过阳离子???π作用和π???π堆积作用之间的竞争来连续超灵敏检测三价铁离子(Fe3+)和半胱氨酸（L-Cys）,同时也展现出了对Fe3+良好的循环分离性能。更重要的是,超分子π凝胶中的“π???π堆积作用和阳离子???π作用之间的竞争”策略为构筑智能刺激响应超分子材料提供了一种新的思路。