超分子聚合物的实际应用综述
摘要：把单体结构组元之间由非共价键这种弱分子间相互作用组装而成的分子聚集体称为分子聚合物。简单地说，在超分子聚合物中，单体是通过非共价键结合在一起的。之所以将其称为超分子聚合物，一方面是因为这种聚集体中的长链或网络结构类似聚合物的结构；另一方面，时候因为弱分子间作用力赋予这种材料各种软性的类聚合物性能。超分子聚合物根据共价键结合力的不同主要分为氢键超分子聚合物，配合物型超分子聚合物，pi;-pi;堆积超分子聚合物。含有多种非共价键力的超分子则被称为混合型超分子聚合物。超分子聚合物化学是超分子化学与高分子化学的交叉学科。本文结合超分子聚合物的结构，主要阐述了超分子聚合物在实际生活中的一些应用。
超分子聚合物利用小分子通过非共价键作用构筑结构复杂功能特异的分子聚集体，因其独特的结构，使其具有了特殊的性质。
超分子与高分子有许多相似点，然而却跟普通的高分子化学有着本质的区别，其性能也有着许多的不同。超分子与高分子的相同点在于，两者都是小分子通过某种形式结合在一起形成的大网络系统，拥有单个分子所不具有的特点和功能。超分子区别于普通高分子的地方在于，超分子网络中，单个分子与单个分子是通过非共价键相连接的，而高分子聚合物网络则是由普通的共价键结合在一起的。非共价键大致可以分为四类：金属配位，主-客体相互作用，氢键，pi;-pi;共轭。研究的最多的是金属配位，主-客体相互作用和氢键次之，而pi;-pi;共轭在超分子网络体系中研究的并不多。一般超分子聚合物都是以金属配位为主，配上主客体相互作用，再加上氢键作用，通过多重非共价键正交组组装形成一个复杂的超分子网络。
在超分子化学研究中,两个最重要的科学问题是分子识别和分子自组装、分子间多种弱相互作用的加合效应和协同作用。分子识别是由于不同分子间的一种特殊的、专一的相互作用，它既满足相互结合的分子间的空间要求，也满足分子间各种次级键力的匹配，体现出锁和钥匙原理。在超分子中，一种接受体分子的特殊部位具有某些基团，正适合与另一种底物分子的基团相结合。当接受体分子和底物分子相遇时，相互选择对方，一起形成次级键；或者接受体分子按底物分子的大小尺寸，通过次级键构筑起适合底物分子居留的孔穴的结构。所以分子识别的本质就是使接受体和底物分子间有着形成次级键的最佳条件，互相选择对方结合在一起，使体系趋于稳定。 自组装是自然界生物系统的一类基本属性,如DNA和RNA 的双螺旋结构、多肽和蛋白质的 二级及高级结构、生物膜的形成与稳定、酶的高级结构与功能发挥等,都是多种不同弱相互作用加合协同的结果。超分子自组装是指在平衡条件下相同或不同分子间通过非共价键弱相 互作用自发构成具有特种性能的长程有序的超分子聚集体的过程。分子识别和超分子自组装是超分子化学的核心内容。
基于这些特性，人们通过各种技术手段，制备出了各种形形色色的超分子聚合物，并在研究出了其在现实生活中的实际应用。
一、超分子聚合物作为Pd2 荧光探针
TPE（四苯基乙烯），是一种荧光发色团，当浓度增加或者在固态时，会发出荧光。传统的有机荧光发色团在浓溶液和固态时不发光，而在稀溶液中发强光。TPE的发光机制使其是很好的与超分子对接的荧光分子，这是由于超分子聚合物的形成只能在高浓度的形式下形成。本文介绍了一种基于冠醚主客体相互作用机制形成的超分子聚合物。由于TPE的荧光诱发机制，使得TPE呈现出更好的荧光发射特性。有趣的是，当加入Pd2 后，其荧光强度骤减，因此可以利用这一特性来检测Pd2 。总之，通过主客体的相互作用利用冠醚做基底，用TPE作为发色团，形成的线状荧光超分子聚合物。超分子聚合物的从TPE基团获得的AIE的性质不仅出现在溶液中，同时也出现在固态中，而且都比在单体中高。而且由于Pd2 和1,2,3三唑基的相互协调作用。随着Pd2 的加入，荧光强度迅速减少。这使得这种超分子聚合物可以作为Pd2 的荧光探针[1]。
- 超分子聚合物探针用于氨气的检测
将超分子主客体 化学与高分子材料相结合，形成基于主客体相互作用的超分子功能材料，是超分子化学领域 中的研究热点之一。由于共轭高分子在其分子链处于分散状态时具有较强荧光，而当分子链 聚集时荧光减弱或者淬灭，因此常被用做荧光传感器。该研究利用双苯并-24 冠-8 和二级铵 盐之间的主客体相互作用，将共轭高分子与主客体化学相结合，设计合成了一个超分子交联 的共轭高分子网络。利用冠醚和二级铵盐之间的多重可逆主客体作用，从而在不同条件下控 制网络与高分子的转变，使得该网络可以作为多重类型的荧光传感器。并且将此网络的溶液 旋涂在玻璃片上制成膜，可用于对氨气的检测，为进一步发展可控智能材料提供了新方法[2]。
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