随着社会的发展,能源危机与环境污染越来越受到人们的重视。一方面传统能源的不可再生与带来的环境污染急需要开发新能源,例如核能,风能,潮汐能,太阳能,电能等。另一方面捕获CO₂至新能源成为主流能源,被认为是一个中期解决方案。近些年来,通过共价键连接的多孔有机聚合物（POPs）引起了科学家们的广泛关注。POPs因其具有低的骨架密度,好的热化学稳定性,较大的比表面积,可调控的孔道大小以及反应单体种类多,合成方法多样性等优异性质,被广泛应用于气体存储、有机污染物吸附、清洁能源储存、催化等相关领域。本论文的研究工作主要集中在系列新型多孔有机聚合物的设计、合成及其在环境、能源方面的应用,主要包括以下内容:一、核废料中产生的放射性碘(¹²⁹I和¹³¹I)因为它的迅速扩散和放射性污染增加了核能使用的成本。由于其刚性骨架和恒定孔隙体积,沸石和多孔碳等传统的多孔吸附剂在储存方面表现出有限的吸附性能。针对于此,我们制备了一系列带有π共轭片段的“呼吸性”多孔芳香骨架（PAFs）材料。由于具有柔性的胺中心,这些PAFs材料为结合位点提供了相当大的空间,因此无论在气体环境还是溶液环境中均表现出优异的碘捕获。与具有相似芳香族结构和超大的比表面积(BET=5600m² g^-1)的PAF-1相比,该类材料所表现的碘吸附量是PAF-1的1.6倍。二、多孔有机聚合物较差的导电性,限制了该类材料在电化学中的应用。通过碳化后处理,可将有机聚合物转化为兼具高导电和高比表面积的多孔碳材料,从而在超级电容器以及CO₂吸附等应用领域展现较好的应用性能。基于此,我们利用多种富碳芳香单体与1,4-二乙炔基苯通过Sonogashira偶联反应成功设计、合成了一系列新型多孔有机聚合物LNU-5,LNU-6,LNU-7,并通过后继的碳化处理将其转化为相应的多孔碳材料C-LNU-5,C-LNU-6,C-LNU-7。实验结果表明,这些材料的比表面积和导电性较碳化处理前均获得了较大提升,并因此在CO₂吸附与超级电容器的应用中表现出较好的性能。在CO₂吸附的应用方面,这三种材料在273 K,1 bar下对CO₂的吸附量分别为2.75 mmol g^-1,3.17 mmol g^-1,2.80 mmol g^-1。在超级电容器的应用方面,三种材料在2 mV s^-1扫描速率下的初始比容分别为229 F g^-1,125 F g^-1,122 F g^-1。三、我们以1,4-二乙炔基苯和1,4-二溴萘为原料,通过Sonogashira偶联反应成功合成了一种新型多孔有机聚合物。在此基础上,通过调节单体的浓度实现了聚合物的形貌调控,成功制备了具有管状形貌的多孔有机聚合物T-LNU和具有块状形貌的多孔有机聚合物B-LNU。进而,以两种多孔有机聚合物为前驱体,通过碳化处理、条件优化制备了两种具有较大比表面积的多孔碳材料B-LNU-900和T-LNU-900。在CO₂吸附的应用方面,B-LNU-900在273 K,1 bar的测试条件对CO₂的吸附量达到3.80 mmol g^-1。在超级电容器的应用方面,T-LNU-900在2 mV s^-1扫描速率下初始比容达到285 F g^-1。此外,该材料表现出较好电化学稳定性,其电容保持率在经过5000次循环后仍为91.2%。本论文还研究了形貌对于多孔碳材料电化学应用性能的影响。实验结果表明,在相同的条件下,管状形貌多孔碳材料的电容器应用性能优于块状形貌多孔碳材料。综上所述,本论文设计、合成了系列新型多孔有机聚合物以及多孔碳材料,并系统研究了其在放射性碘单质捕获、CO₂吸附与超级电容器等方面的应用性能,为多孔有机聚合物的相关研究提供了新的思路。