● 摘要
大气层中过量的CO2气体被认为是导致全球气候变暖的重要原因， CO2作为生物细胞新陈代谢的关键原料或产物，其在生物体内拥有良好的生物相容性与膜通透性。CO2气体同时也是一种重要的含碳资源, 它在我们的生活中几乎无所不在。CO2作为一种“绿色”的响应触发气体，当响应材料受到CO2气体的刺激时，材料自身的物理结构或化学性质将会发生可逆转变，由于其独特智能的响应原理以及简单高效的转变特性，新型CO2智能响应材料已经引起科学界的广泛关注。
目前，科学家已经发现CO2气体可以与含胺基或含脒基的化合物进行可逆的化学反应，通过加热或者通入惰性气体（氩气、氮气）的方法，在不积累副产物的条件下，成功使体系回到初始状态。本文利用脒基或胺基基团可以与CO2气体发生可逆化学反应的原理，成功制备出新型CO2化学荧光检测材料、新型CO2智能响应仿生离子通道、新型石墨烯基气体敏感材料。
针对CO2化学荧光检测材料，我们设计制备的体系由荧光物质和基体物质组成，荧光物质为聚集诱导发光分子四苯基乙烯（TPE），基体物质由5-氨基-1-戊醇(APN)与含脒基的液态分子DBU构成。当体系中通入CO2气体后，DBU与APN分子与CO2发生剧烈的化学反应，体系的粘度和极性显著增大并最终转变为离子液体，这使得AIE分子因聚集而发出肉眼可见的强烈荧光，并且其最大荧光发射强度随CO2通入时间的增加而线性增大。该新型CO2化学荧光传感材料同时具有很好的抗干扰能力（可以抵抗CO和水的干扰），测试现象直观可见。
针对CO2仿生智能离子通道，我们设计合成了一种含脒基基团的功能分子DEDA，并将其通过共价键的方法成功修饰到已刻蚀好的PET孔道中，制备出新型仿生智能纳米离子通道。当通入CO2后，多孔离子通道I-V曲线的电流强度显著增大并表现出反向整流特性，继续通入N2后，I-V曲线电流强度减小且反向整流效果消失。
针对聚电解质非共价键修饰石墨烯基气体敏感材料，我们选取了两种常见高分子聚电解质—阴离子型聚苯乙烯磺酸钠(PSS)与阳离子型聚丙烯氯化铵(PAH)，并利用超分子非共价键修饰的方法对石墨烯进行表面功能化修饰，成功制备出rGO-PSS、rGO-PAH两种高分子-石墨烯复合材料。经测试发现rGO-PSS、rGO-PAH材料对低浓度下的NO2气体仍具有较好的灵敏度，rGO-PAH材料对10ppm NO2气体的灵敏度Ra/Rg高达5.16，同时我们正在深入研究其对高湿度CO2气体的响应特性。