拓扑环糊精聚轮烷的水相一锅点击合成及其模板应用

环糊精与线形聚合物链形成的聚轮烷是一类有重要用途的主客体超分子聚合物。传统合成一般需经准聚轮烷形成和封端反应两锅完成，导致收率低、环糊精的覆盖率小、成本高，难以大量制备和开展深入的应用研究，也难以合成具有不同拓扑结构的聚轮烷。本项目拟采用水相一锅点击化学法，利用点击化学耐水、快速的特点，在水中形成环糊精/聚合物准聚轮烷后，直接加入封端剂进行点击封端反应，大量、高效、简便地合成出线型、星型、梳型及超支化聚轮烷。考察不同封端条件如封端剂、封端剂量、反应时间、微波辅助等对聚轮烷合成的影响。进而对其羟基改性，得到羧基功能化聚轮烷。以羧基化聚轮烷为模板，制备出棒状、星状及树枝状等不同拓扑形貌的纳米晶团簇。拟制备出贵金属、磁性氧化铁、半导体等多系列纳米晶团簇，研究纳米晶团簇的生长动力学和机理，分析晶粒大小、拓扑结构等因素与催化、磁性、发光等性能的关系。

在项目进行过程中，申请人在石墨烯液晶研究中有重大进展，因此项目的研究内容和目标已向基金委申请做了相应调整，由重点研究环糊精聚轮烷及其纳米晶调整为石墨烯液晶及其宏观组装材料。.快速简便合成高分子量环糊精聚轮烷、序列聚合物是高分子合成化学研究的重要主题和挑战；发展高效宏观组装方法制备出性能优异的石墨烯宏观材料是应用石墨烯必须攻克的难题。为此，项目利用叠氮-炔一锅点击封端反应策略，高效快速合成出高分子量环糊精聚轮烷。发展了巯基-炔、巯基-烯等其它点击反应，制备出具有高封装能力的八官能基水溶性POSS、多官能基序列聚合物、超支化聚合物、超支化富硫聚合物等，为进一步构筑复杂结构大分子提供了简便方法。项目在前期发现石墨烯液晶的基础上，利用湿法纺丝组装策略，获得了连续的宏观石墨烯纤维和仿贝壳纤维；进而通过改性掺杂得到高强石墨烯纤维、高导电石墨烯纤维、多孔气凝胶纤维，并利用石墨烯纤维制备出一系列具有优异性能的纤维超级电容器；开辟了一个全新的石墨烯纤维研究及应用方向。另外，从石墨烯液晶出发通过多种宏观组装方法制备出超轻气凝胶、连续石墨烯组装膜、高性能复合纳滤膜等多维度多功能宏观材料，为石墨烯的应用打下了基础。发表SCI期刊论文39篇，获得中国授权发明专利12项，培养博士后4名（3名已出站、1名已完成出站答辩），博士生17名（6名已毕业、11名在读），硕士9名（3名已毕业，6名在读），举办学术会议一次，出席国内外会议10次并做邀请报告，全面完成计划各项指标。