桥键型有机-无机杂化介孔材料(PMOs)是将功能性的有机基团通过共价键嵌入到材料的孔壁当中,其中有机基团作为材料骨架的一部分而不会引起孔道的堵塞。PMOs材料具有序的介孔结构、可调的孔径、可修饰的表面性质以及可调变的物理和化学性质等特点,使其在吸附、催化、传感、药物传输以及光电器件等领域有着广阔的应用前景。另外,PMOs是一个良好的光学材料平台,一方面有机荧光基团连接到PMOs材料中后,可以均匀的分散在孔壁骨架中,从而避免聚集引起的荧光猝灭现象；另一方面,二氧化硅骨架对有机荧光团还能起到稳定和保护的作用。因此,将功能性的荧光基团引入到PMOs的骨架中,为光学传感器、生物成像以及固态发光材料等领域的发展开辟了一条新的路径。本论文致力于荧光功能化PMOs材料的合成、性质以及应用的研究。文中通过对联苯衍生物进行进一步修饰改性,合成了三种不同结构的有机硅前驱体。修饰过程中分别使用引入脲基侧链、大环包合分子以及π共轭体系的方法,来赋予它们不同的功能化性质以及应用潜能。然后,以低聚表面活性剂为模板剂,通过共缩聚的方法成功的将这些有机硅前驱体共价嵌入到了PMOs的孔壁当中。在对所合成的PMOs材料进行结构和光学性质研究的基础上,还考察了它们在捕光、pH传感、药物释放以及金属离子检测等方面的潜在应用价值。主要研究内容如下：(1)利用双(3-三乙氧基硅烷丙基脲基)联苯(BpU)作为有机硅前驱体合成了一系列不同有机硅含量的联苯桥联的PMOs材料(BpUPMOs)。分析测试表明材料中有机BpU基团的含量可以影响PMOs材料的荧光发射性质。当有机硅前驱体的含量低于30%时,随着材料中BpU的增加,联苯荧光团的分子内旋转受限以及激基缔合物的形成会使其荧光发射出现逐渐红移并且增强的现象。当有机含量继续增加到40%时,由于分子内氢键的作用又会使材料荧光发射产生猝灭现象。在这个荧光发射变化的过程中,有机硅BpU分子侧链上脲基基团之间的氢键作用和苯环的π-π堆积作用是非常重要的。另外,以低聚表面活性剂和双癸基紫精作为共同模板剂,利用上述PMOs合成方法,构建了一个在孔壁与孔道间的电荷转移(CT)供受体体系。在这个体系中,联苯基团作为电荷供体通过共价键嵌入在材料的孔壁中,紫精基团作为电荷受体存在于材料的孔道当中。在自组装过程中,癸基紫精中的紫精基团会趋向于固定在靠近二氧化硅骨架的界面区域,这在一定程度上能够拉近供受体之间的距离,对发生有效的电荷转移是非常重要的。光学测试和材料外观颜色的变化都可以证明这个电荷转移复合物的形成。(2)利用以p-环糊精(p-CD)为基础的轮烷有机硅前驱体与TEOS进行共缩聚,成功的将pH驱动的分子梭嵌入到了PMOs材料的孔壁中。在这个分子梭中,p-CD作为主体套在两端含丙基脲基侧链的联苯基团线性分子上,并且通过两端的硅氧烷基将环糊精封锁在这个分子轴上。刚性的PMOs骨架可以为这个分子梭上环糊精的运动提供足够的空间,因此,在pH的刺激下,环糊精可以在联苯基团和丙基侧链上来回的穿梭。环糊精的运动还会引起联苯荧光团周围环境的变化,从而导致其荧光发射的改变。在这个分子梭中,荧光联苯基团作为响应pH的传感器,为环糊精的运动提供自反馈位置信息；脲基基团作为这个pH分子梭的触发器,通过它的质子化过程来控制环糊精的运动。利用同步辐射X射线吸收、时间分辨荧光以及HNMR等方法对分子梭的运动机理进行研究,结果表明在pH刺激下联苯基团的亲／疏水性质的转换在环糊精的运动过程中起到了关键的作用。另外,伴随着分子梭的往复运动PMOs材料还可以实现孔道内客体分子对pH的响应性释放。在中性条件下,客体分子显示出缓慢的释放行为,即为“关”的释放状态。当释放环境由中性变为酸性时,客体分子会出现一个明显的加速释放现象,使材料对客体分子释放呈现“开”的状态。另外,当环境再次被调回中性,释放过程会再次关闭,此“关／开”过程可以多次重复。因此,此轮烷PMOs可以实现对客体分子释放的重复性响应。在细胞活性实验中,嵌入了p-环糊精轮烷的PMOs展现了低的细胞毒性和良好的生物相容性,这保证了它们在生物给药领域的应用潜能。(3)为了进一步提高荧光团在PMOs材料中的发射效率,通过二氨基联苯胺与对羟基苯甲醛进行反应,合成了一个含π共轭结构的荧光团(TH)。利用TH衍生的有机硅前驱体(TH-Si4),合成了具有聚集诱导发射增强(AIEE)性质的PMOs材料(TH-PMOs)。其中TH-Si4前驱体通过四个可进行缩聚的硅氧烷基团固定在材料的骨架中。并且,随着有机荧光团含量的增加,材料展现出逐渐增强的发射效率,当有机含量为100%的时候,PMOs材料的荧光量子产率可以达到0.84。分析测试表明,TH荧光团嵌入到材料中后,材料孔壁骨架的固定作用和空间效应使得TH荧光团的分子内旋转受到限制,从而有效的降低了荧光团非辐射衰减效率,促进了TH单体的荧光发射。另外,TH荧光团还可以为金属离子提供螯合位点,TH分子中的C=N上的N原子可以与二价铜离子产生特异性的配位作用。因此,当铜离子存在时,TH-PMOs材料高效的荧光发射会出现选择性的猝灭现象。得益于材料中的荧光发射增强现象,TH-PMOs对铜离子的检测灵敏度得以提高,检测限能够达到10-8M数量级。X射线近边吸收结构光谱(XANES)的结果证明了铜离子与TH上N原子的结合作用。扫描透射X射线显微术(STXM)测试为铜离子在TH-PMOs材料中的扩散作用以及铜离子和亚铁离子之间的竞争作用提供了原位的证据。结果显示,TH基团与铜离子之间特异性的配位作用能够促进材料对铜离子的吸附。像这样一个结合了高荧光效率以及高灵敏检测性能的PMOs材料有望在固态发光材料以及荧光传感器等领域实现其潜在的应用。