超分子聚合物化学是高分子科学与超分子化学交叉的前沿方向,是开发聚合物功能材料的源头创新领域之一。非共价相互作用的引入为超分子聚合物材料带来动态可逆的特性,赋予了其在制备易加工、可降解、自适应与自修复材料上巨大的优势。非共价作用基元是超分子聚合物体系的基础,具有特异性识别与高结合常数的非共价作用基元往往可以带来一类超分子聚合物功能材料的开发。因此,开发新的非共价作用基元,并在此基础上构筑超分子聚合物体系,仍是超分子聚合物化学研究的核心内容之一。咪唑鎓盐与咪唑硫酮类化合物都是重要的五元含氮杂环化合物,它们结构丰富,易衍生化,在作为离子液体与金属配体等方面已经得到了广泛应用。本论文致力于开发基于咪唑鎓盐与咪唑硫酮类化合物的非共价作用基元,探索它们在卤键、金属配位键和主客体识别等非共价相互作用之中的应用,并进一步用于超分子聚合物体系的构筑。本论文主要研究内容包括以下三个部分:（i）得益于咪唑杂环部分的芳香化倾向,咪唑硫酮类化合物的硫原子具有较高的电子密度,有望被用来作为卤键的受体结构。本课题采用核磁氟谱滴定的方法测试了一系列咪唑硫酮类化合物与氟代碘苯类卤键给体分子之间的结合能力。结果显示,咪唑硫酮类化合物与多齿卤键给体间可以有效地形成卤键,其卤键的强度可以通过对咪唑硫酮上取代基进行改变来进行有效地调控。特别地,通过引入光可控基元,本课题成功地实现了利用光响应的闭环与开环反应来对卤键的强度进行原位调控。利用咪唑硫酮结构易于衍生化的特点,我们进一步设计合成了双官能度与三官能度卤键受体结构,探索了其与多齿卤键受体间通过卤键自组装制备超分子聚合物与超分子二维框架结构的可能性。（ii）由于硫原子优异的给电子能力,咪唑硫酮类化合物与过渡金属离子之间可以形成强的金属配位键。本课题尝试将这种配位作用应用于电子废水中金元素的富集与回收,开发高效的聚合物基贵金属回收材料。我通过简单高效的方法制备了一系列基于咪唑硫酮的聚氨酯材料,并通过一系列的浓度梯度与离子选择性实验测定了这类聚氨酯材料的金离子结合灵敏度和选择性。从测试结果可以看出,含有咪唑硫酮的聚氨酯可以快速、高效和有选择性地吸附金离子,实现电子废水中金元素的有效回收。这些聚氨酯材料合成简单且成本低廉,具有放大生产并应用于贵金属回收的巨大潜力。（iii）N-取代的咪唑鎓盐衍生物常被用于葫芦脲主客体识别中的客体分子,然而基于稠环型的咪唑鎓盐作为客体分子与葫芦脲之间的结合能力仍鲜有研究。本课题设计并合成了一系列稠环型的咪唑鎓盐分子,利用等温滴定量热的方法测定了这类客体分子与葫芦脲之间的结合能力。我们发现,萘并咪唑鎓盐结构与葫芦[8]脲之间可以形成高结合能力的2:1复合物,其结合常数高达3.9×1012M-2,并且,在这类结合中第一个客体分子的结合可以促进第二个客体分子的结合,具有很好的协同识别效应。在上述研究基础上,本课题合成了三官能度的萘并咪唑笼状化合物,研究了其与葫芦[8]脲之间形成超分子框架结构的可能性。