光作为一种理想的外部引发条件,具有很多区别于热引发独特的优势,例如清洁环保、低能耗、适用于热敏性单体、聚合环境多样且温和等等,可以将其应用于可控/活性自由基聚合,来制备特定结构的聚合物。另外,金属络合物是ATRP以及PET-RAFT体系常用的催化剂,然而,含有金属催化剂的聚合反应体系,存在金属杂质残留易引发聚合物降解的问题,同时限制了其在生物医用以及电子材料领域的应用。因此,研究和开发一种新型的非金属有机光致氧化还原催化剂,对丰富和发展ATRP以及RAFT体系具有重要的意义。本论文以芳香醛衍生物为光致氧化还原催化剂,进行了以下两个体系的研究:体系一:采用甲氧基萘甲醛为光致非金属催化剂催化ATRP体系。以6-甲氧基-2-萘甲醛(6Nap)为非金属催化剂,α-溴苯基乙酸乙酯(EBPA)为引发剂,五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)为还原剂,在室温光照条件下,通过系统性的分析空白对照实验、催化剂浓度、溶剂、光源、不同取代基萘甲醛实验,表明聚合反应为普通自由基聚合,聚合物分子量和PDI=2.67不可控。当催化剂含有更多供电子基团,在高极性的DMSO溶剂中,随着催化剂浓度的提高可以大幅提高聚合反应速率。例如,当[MMA]:[EBPA]:[6Nap]:[PMDETA]=100:2:3:5 时,相比于不含催化剂的空白组实验,反应28h单体转化率从8.9%增加到 53.6%。体系二:采用咔唑基苯甲醛为光致非金属催化剂催化PET-RAFT体系。以荧光寿命更长,可见光吸收范围更宽(270nm-410nm),以及还原电位更强的4-(9H-咔唑-9基)苯甲醛(4CzA)为非金属催化剂,4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸(CTP)为RAFT试剂,在光照条件下,通过系统性分析催化剂浓度、溶剂、单体、温度、光源和“开/关”灯操作等实验,表明体系为光控反应,并且温度在体系中促进反应有效进行,随着4CzA催化剂浓度的增加,体系中聚合反应速率大幅提高。例如,相比于不含有催化剂的空白组实验,当[MMA]:[CTP]:[4CzA]=100:0.5:10时,反应13 h对应单体转化率从12.3%增至58.2%。另外,通过非金属4CzA催化,实现了对MMA单体以及St单体的光致活性自由基聚合调控,并且对MMA单体成功实现扩链反应。例如,以PMMA(Mn=5100 g/mol,PDI=1.27)为大分子引发剂,经过扩链反应,分子量增长到Mn=8800 g/mol,且PDI=1.24。当St作为反应单体时,单体转化率从22.8%增长至50.5%时,对应聚合物分子量从2100 g/mol增加至17200 g/mol,聚合物分子量随单体转化率呈线性增长,并且PDI<1.42,表现出活性自由基聚合特征。