富氮共价有机聚合物是一类特殊的共价有机聚合物(COPs),由于其水热稳定性优异、具有丰富的氮活性位点和功能化基团、能够吸附活性金属/金属氧化物组分或与亲水性分子发生氢键相互作用,广泛应用于催化和荧光检测领域。本课题旨在开发其在生物质转化和基于荧光响应的硝基爆炸物检测领域中的应用。首先,利用富氮共价有机聚合物含大量活性基团的特点,构建了一种以溴为催化位点的非酸性三嗪基共价有机聚脲网络(TPU-Br),并将其用于高效催化果糖制备5-羟甲基糠醛(HMF)。催化剂的FT-IR、XRD、EDS和N2吸脱附测试等表征结果显示,TPU-Br具有多级孔隙结构和均匀分布的溴活性位点。催化实验表明:虽然催化剂TPU-Br的用量低于多数文献(仅4wt%),但在DMSO体系中,120℃下催化反应1 h后,HMF收率和选择性分别可达96.0%和99.2%;此外,该催化剂经四次重复使用后,HMF选择性仍能维持在93%以上。鉴于当前多数酸催化剂在最优条件下仅能达到80%～90%的中等HMF选择性,本研究采用TPU-Br催化获得的HMF高选择性和高产率,弥补了HMF生产中产物对催化剂耐受性有限的不足,为开发高效生产HMF的非酸性催化剂提供了新思路。其次,利用富氮共价有机聚合物的富电子性,首次设计合成了一系列三嗪基共价有机聚合物荧光探针trz-COPs(trz-COP-1、-2和-3),并将其用于缺电子性硝基芳香族炸药的检测。荧光猝灭实验表明,trz-COP-3对2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的检测灵敏度最高,这与trz-COP-3含有更高的π扩展共轭网络和丰富的层次孔隙度有关。进一步研究表明,trz-COP-3对TNP的检测限低至212 ppb且不受其他竞争性硝基芳香化合物的干扰,表现出高灵敏度、高选择性检测TNP的能力。此外,trz-COP-3被TNP猝灭时,其发射波长随猝灭剂浓度升高而发生红移,该现象使得TNP检测由一维荧光强度变化扩展到以波长、强度为变量的二维荧光谱图,这对实际复杂应用中以双维度精确定位TNP具有重要意义。