作为研究最深入的功能性合成材料之一,具有手性纳米结构的聚苯胺(PANI)在手性催化、手性拆分、手性传感、对映选择性分离和手性电子器件中具有潜在的应用价值。在大多数情况下,PANI手性纳米结构的制备需要手性掺杂剂或手性模板的诱导。然而,在无手性体系构筑具有明显单手性特征的PANI手性纳米结构目前仍是一大挑战。低聚苯胺(OANI)具有与PANI类似的共轭链结构与电学活性,是一类新型的功能共轭分子;同时,OANI的分子链较短、结构易调节,对其分子间作用力和组装过程的控制相对容易。虽然有关OANI手性纳米结构的研究还很少见报导,但其组装成多级或多层次微纳米结构的研究较多。本论文拟通过调节反应体系的组成和分子间作用力,尝试控制OANI分子的组装过程,以实现手性纳米结构的构筑。另一方面,OANI具有反应活性,在合适的条件下可进一步聚合生产PANI。因此,一旦能够实现OANI手性纳米结构,以此为牺牲模板通过原位聚合反应有望实现PANI手性纳米结构的无手性构筑。本文首先以无手性的异丙醇/水混合溶剂为反应介质通过苯胺的化学氧化,制备了OAN1超分子手性螺旋纳米带。实验发现,混合溶剂中的醇含量可用于控制螺旋纳米带的螺旋方向及超分子手性。通过化学表征,证实了获得的螺旋纳米带的主要组分是含苯醌亚胺的四聚苯胺衍生物C24H2003N4。结合实验数据与分子模拟结构,提出了螺旋纳米带的形成机理:该低聚物分子在分子作用力的作用下呈现特定的分子构象,在组装过程中这种特定构象的分子发生不对称堆积(对称性破缺),这可能是该无手性体系中非手性分子形成超分子手性纳米结构的原因。OANI组装成螺旋纳米带中的主要驱动力应该是低聚物分子间的π-π堆积作用和氢键相互作用,这两种弱相互作用的相对强度可通过混合溶剂中的醇含量来调节。基于以上的研究,在异丙醇/水混合溶剂中引入低浓度的无机酸HC1(即HC1/异丙醇/水体系),通过苯胺氧化聚合构筑了具有超分子手性的PANI螺旋中空带,实现了复杂PANI手性结构的无手性构筑。不同于合成OANI螺旋纳米带的异丙醇/水体系,适合浓度的无机酸确保了高分子量聚合物的产生和中空结构的构建;与OANI螺旋纳米带相比,PANI螺旋中空带拥有较高的电导率、较大的比表面积和较宽的稳定pH范围,具有良好的环境稳定性和可期待的应用前景。实验发现:该体系中反应初期产生的螺旋纳米带与异丙醇/水体系中获得的螺旋纳米带有相似的微观结构和化学组成,因此它们具有相同的形成机理。由于无机酸的存在,在HC1/异丙醇/水体系低聚物可进一步聚合生长为聚合物,以OANI螺旋纳米带为反应性模板构筑了 PANI螺旋中空带。基于该机理,通过调节异丙醇含量实现了PANl螺旋中空带的手性调控。最后,本文探索了所得苯胺聚合物手性纳米结构在手性拆分中的应用。手性纳米材料从外消旋混合物中获得单一对映体的效率高、成本低和污染度小,对映选择性分离应用前景广阔。实验发现,在异丙醇/水体系中所获得的单手性OANI螺旋纳米带对外消旋氨基酸(苯丙氨酸、丙氨酸、色氨酸、谷氨酸)具有一定的手性拆分效果,低聚物与氨基酸之间的分子间作用力(氢键和疏水作用)提供了手性拆分的驱动力,低聚物分子的特定手性构象是选择性拆分氨基酸对映体的原因。由于较大的比表面积和良好的环境稳定性,单手性PANI螺旋中空带对氨基酸表现出更高的对映选择性和分离效率,并可多次循环使用,其手性拆分原理可归因于PANI与氨基酸之间的强相互作用,以及PANI链和氨基酸分子的空间构象的精准手性匹配。由此可见,本课题所制备的苯胺聚合物手性纳米结构具有较好的应用前景。