分离是高耗能的化工过程,设计开发高性能的分离材料有望提升分离过程的效率。离子功能化的分离材料具有结构可设计、分子识别能力强等特点,已在分离领域中展现出较好的应用前景。然而,现有的离子型分离材料往往难以兼具发达的孔隙结构和较高的离子密度,且分离应用场景受限于材料的物理形态和性能。针对离子型有机大分子分离材料合成中存在的问题和挑战,本文通过发展新型合成策略,构建了一系列兼具高比表面积和高离子密度的芳环取代咪唑类离子超交联多孔聚合物;从天然环糊精出发,设计合成了环糊精功能化的室温离子液体和聚离子液体膜;并探索了这三类离子型有机大分子材料在分离中的应用,具体研究内容包括:通过季铵化和傅-克烷基化多重反应的超交联策略,合成了一系列具有微/介孔结构和丰富离子位点的芳环取代咪唑类离子超交联多孔聚合物,研究了单体和交联剂的结构、合成方法对孔结构和离子密度的影响。结果表明,单体中芳环结构的引入可以增加反应中傅-克烷基化的位点,并作为供电子基团减弱咪唑阳离子的拉电子效应,对成孔非常关键;采用结构中含有多个芳环且刚性更强的交联剂可以得到更加规则的孔结构,并显著提升聚合物的氮含量、比表面积和孔容。此外,采用不同溶剂的两步合成方法可以增加聚合物骨架中的离子密度。利用该交联策略得到的芳环取代咪唑类离子超交联多孔聚合物,比表面积并未随着离子密度的增加而有明显下降,比表面积高达972 m2·g-1的同时,可交换离子密度为 0.36mmol·g-1。考察了芳环取代咪唑类离子超交联多孔聚合物对柑橘精油中多种含氧萜烯的吸附容量,研究了这类材料对模型精油的脱萜性能,通过量化计算的方法揭示了萜烯/含氧萜烯与吸附剂相互作用的差异,并考察了该类材料对苯甲醛/苯甲醇的吸附分离性能。结果表明,芳环取代咪唑类离子超交联多孔聚合物对单组分醇、醛、酮类含氧萜烯均具有很高的吸附容量,对柠檬醛的吸附容量高达194.6 mg·g-1,是活性炭的两倍。模型精油脱萜中,该类材料对含氧萜烯的吸附容量可达141.1 mg·g-1,吸附性能显著优于其他多孔聚合物和商业化的吸附剂。量化计算结果表明,吸附剂中的离子位点与含氧萜烯之间可以形成较强的多重氢键相互作用,与芳樟醇之间的相互作用能高达-88.3 kJ·mol-1。此外,离子型多孔材料对苯甲醛有很高的吸附量,对苯甲醛/苯甲醇的分离选择性在37.2～94.2之间。通过采用体积庞大且结构不对称的阴阳离子的策略,构建了一系列β-环糊精功能化室温离子液体,研究了其玻璃化转变温度和流变学性质,考察了其在有机溶剂中的溶解性和对碘单质及脂溶性染料的萃取分离性能。结果表明,该策略显著降低了离子衍生化环糊精大分子的玻璃化转变温度,尽管β-环糊精功能化离子液体的分子量高达7.4～11.1 kDa,其玻璃化转变温度低至-20～-45℃。这类离子液体在室温下是粘稠的液体,加热后具有良好的流动性,流变学研究进一步确证了其液体的性质。PEG功能化阴离子的两亲性使得这类大分子离子液体在亲水和疏水溶剂中均表现出良好的溶解性;并且,该类离子液体作为溶剂时,不仅具有常规小分子量离子液体液程宽,热稳定性好的优点,对碘单质和脂溶性染料也展现出了较好的液-液萃取性能。采用氨气催化氰基成环的策略,制备了β-环糊精聚离子液体自支撑膜,利用小分子对照组探究了成膜机理,考察了交联时间对膜机械强度的影响,初步探索了环糊精聚离子液体膜在分离中的应用潜力。结果表明,咪唑鎓缺电子基团对氰基具有活化作用,室温条件下,氨气催化生成三嗪环骨架将环糊精离子液体单体交联,不需要基底或添加高分子成膜剂即可成膜。这种自支撑膜耐水及有机溶剂,热稳定性良好,环糊精含量高达36wt%,可用于制备含有丰富微/介孔的铁掺杂炭膜。当交联时间较长时,环糊精聚离子液体膜表现出硬而强的拉伸特性,最大的抗拉强度0.725 MPa,杨氏模量19.8 MPa。研究表明,环糊精的加入可以改善聚离子液体膜材料对乙烯/乙炔的渗透率,对乙炔的扩散系数提升了 15.9倍;此外,这类膜材料在甲苯/正庚烷分离中表现出了良好的应用潜力。