超支化聚合物(HBPs)具有高度支化和类似球形的三维拓扑结构。与传统的线型聚合物相比,超支化聚合物具有非常多优异的性能,例如低缠结分子量,低熔点/溶液粘度,弱机械强度,高溶解度,高反应性官能团密度,优异的客体分子包覆能力和独特的自组装行为。超支化聚合物是一类非常优秀的自组装前驱体,可以通过溶液或者界面自组装形成多维多尺寸的超分子结构。通过控制超支化聚合物骨架与末端官能团的亲疏水性,能够制备形貌丰富的微观纳米结构。同时超支化聚合物由于具备便于功能化的高反应位点,可以构建多功能化材料,从而在水处理、药物缓释与递送、传感器、高性能涂料、高效高分子助剂等方面具有非常潜在的应用价值。超支化聚醚胺是一类通过氨基跟环氧基团反应制备的超支化聚合物,这类聚合物具备丰富的活性官能团,可以官能团反应引入功能化基团制备一系列基于超支化聚醚胺的两亲性分子,通过调节骨架以及末端官能团的种类,可以构建形貌规则多样的自组装结构。同时超支化聚醚胺与水之间存在非常特殊的亲疏水相互作用、氢键作用以及高密度官能团能够与多种污染分子具有特殊的相互作用,因此可以通过多样的成型方法来制备具有选择性吸附与分离效果的环境友好型材料。因此,在本论文中我们设计并合成了一类卟啉封端两亲性超支化聚醚胺,并研究了其在不同溶剂体系下的自组装行为与组装机理,进而通过冰模板法制备性能优异的聚醚胺海绵,我们将功能化分子引入到聚醚胺海绵上,研究了所得聚合物海绵的选择性吸附特性。具体内容如下:本课题首先将超大共轭体系的四苯基卟啉基团引入超支化聚醚胺的末端,所得的卟啉封端的超支化聚醚胺可以在氯仿-甲醇共溶剂体系中从厚度为4nm的超薄单层纳米片自组装成厚度为30-70nm的超大型多层纳米片,纳米片层的横向尺寸从2×2μm增加到5×5μm,最终增加到10×10μm的纳米片层,研究表明该两亲性聚合物自组装具备“分层自组装”的机理。原位动态光散射和紫外-可见光谱研究表明,分层自组装机制依赖卟啉分子的π-π堆叠作用以及两种链段与溶剂的相互作用。随后调节聚醚胺的骨架结构以及卟啉分子的结构,可以很好的调节超大纳米片层的厚度、长宽比以及形貌规整性。改变组装溶剂体系,该类聚合物的自组装行为发生明显的变化,从纳米片层转变为中空的球形结构。随后,我们采用冰模板法来制备了功能化聚醚胺海绵,实现染料和重金属离子的选择性分离与吸附。该功能化海绵是通过超支化聚乙烯亚胺与聚乙二醇缩水甘油醚在低温下交联形成海绵的骨架,同时冰晶作为海绵的三维互联大孔结构的模板,随后咖啡酸通过羧基-氨基的离子键作用力吸附到海绵的孔壁表面,通过氧化催化实现自聚合,形成聚咖啡酸的大环刚性结构包裹在海绵的表面。我们通过饱和吸附量实验以及染料吸附动力学系统研究了海绵对于不同结构的染料的吸附特性,建立了染料吸附模型,同时在海绵应用方面,我们通过两个方面进行,一方面是通过海绵独特的吸收-挤压特性,海绵能够快速的吸收含有染料的废水,然后挤压达到除去染料的净水效果;另一方面是将海绵作为滤芯,用来过滤废水中染料。最后,我们研究了海绵对于几种常见的重金属离子的吸附容量。以上结果均表明,通过冰模板法制备的聚醚胺海绵在废水处理(染料分离和重金属吸附)方面具有非常大的应用前景。