磷腈是在其化学结构中包含磷氮双键(-P=N-)的功能性化合物，是磷腈科学研究的基础。磷腈材料（环磷腈和线性聚磷腈）是无机-有机杂化新材料领域中重要的一类材料，在无机，有机，有机金属，金属，陶瓷和聚合材料应用中都有前沿研究。此外，有机环磷腈衍生物需要新型的有机侧基以探索具有新的化学特性的磷腈材料，实现其结构可设计及合成方法可行，并建立结构与性质关系以改善这些材料的应用性能。本论文中描述的工作主要基于新环簇磷腈微球的设计，合成和表征，并对其不同应用需求的化学性质方面的特点进行讨论，拓展其应用范围。论文讨论了具有多种不同侧基的环簇磷腈材料，深入研究了这些材料荧光波长可调的多色发射性质（对不同光波长的选择性响应）。从磷腈材料的合成及化学结构分析入手，建立了结构与性能之间作用关系，实现了为设计满足特殊应用技术需求的新材料提供了理论基础。本论文共分为5章。
　　第1章介绍了磷腈化学的基本原理，其中磷腈的历史发展及前沿研究也在此做了论述。重点对有机环磷腈材料的合成多样性进行了概述，并对环三磷腈及侧基结构对材料的影响进行了讨论，总结了不同荧光发光形式（聚集诱导的发射，聚集增强的发射，聚集猝灭发射等）、发展及磷腈衍生物在该领域中的应用。
　　第2章中以六氯环三磷腈(HCCP)和4，4-亚甲基二苯胺(MDA)为原料，使用一锅法制备了有机环磷腈(OCP)微球，并对其可调多色荧光发射行为进行了研究。同时通过使用相同反应原料的不同配比制备了支化聚合物。通过SEM，TEM，FT-IR，31P和1HNMR，UV-可见吸收，光致发光和显微分光光度法对新型有机环磷腈微球/支链聚合物的形貌，结构和性能进行了表征。不同OCP微球从紫外到可见光的宽泛区域内表现出蓝色(λex280nm)，绿色(λex365/420nm)和红色(λex546nm)可调荧光发射特性。支链聚合物与MDA荧光发射行为近似，没有可调性。OCP微球在紫外线和可见光区域显示出宽带半导体吸收特性行为，表明在微球中存在多个带隙，支化聚合物的吸收率与MDA相似。OCP微球的独特行为表明，与支化聚合物相比，在交联的微球中具有稳定的相互作用，赋予了交联微球激发波长可调的荧光特性。本项研究探索了使用环磷腈合成EWTF材料，及其在可调节全光谱荧光和其他涉及发光领域中的潜在应用。
　　第3章介绍了利用宽尺寸范围三官能非共轭有机侧基，合成了可调多色发射功能性光致发光微球，对其进行表征和性能优化。通过不同的摩尔比的六氯环三磷腈与三(4-羟苯基)乙烷的反应，制备了粒径范围为0.8-1.6μm的新型聚（环三磷腈-co-三(4-羟苯基)乙烷）(PCZ-co-THE)微球。材料的形貌，结构，热稳定性，光物理性质和生物毒性分别通过SEM，TEM，FT-IR，固态31P和13C NMR，XPS，热重量分析，光致发光，显微分光光度法，紫外可见吸光度和MTT进行分析。热重分析表明，此微球具有优异的热稳定性（在500℃时失重10％）。荧光显微镜显示，在365，420，546nm的不同的激发波长下，微球发出三种主要的蓝色，绿色和红色，最大发射波长分别为487、530和623nm。此外，在紫外和可见光(365，420nm)激发下，微球显示出优异的白光性能和高的发光强度，而且具备长的延迟发光时间和可重复激发特性。研究还发现微球在235-285nm出现了类似半导体的光吸收，尾部延伸到700nm。微球与Wpmy-1细胞孵育后，在不同浓度范围内持续24h不会导致严重的细胞毒性。在所有情况下，细胞活力均高于80％，表明PCP-co-THE微球的生物毒性较低。此研究为基于磷腈的具有固有优越波长、可调多色发射、高热稳定性的材料提供了进一步的基础，可在防伪，太阳能电池，全光谱荧光发射器，OLED，生物和催化应用中具有潜在应用价值，开拓了多色光致发光研究领域。
　　第4章中制备了环三磷腈衍生的交联共价无机-有机杂化骨架(CIOF)材料，其结构中具有与有机结构单元共价连接的无机杂环。与共价有机框架相比，具有无机杂环的CIOF是一个尚未开发和丰富的研究领域。第2章和第3章研究结果表面，微球自身结构性能的可调节性源自于环三磷腈为基础的交联结构中非共轭有机侧基。本章研究考虑了环三磷腈和单体的能隙，并通过计算进行了探索研究。通过计算不同单体的能隙，使用无机杂环(P3N3C16)(5.745eV)，有机结构单元（4，4-磺酰基二酚）(4.05eV)和三嗪杂环（3，5-三嗪-2，4，6-三胺）(4.79eV)在温和的反应条件下（通过P-O-C和P-NH-C键形成）制备了两种选择性的光响应CIOFs。SEM显示CIOF-Ⅰ（原料为HCCP和BPS）为0.6-1μm的微球，CIOF-Ⅱ（原料为HCCP和TATA）表现出微球（约0.5-1μm）和混合形貌（片，管）。在CIOF-Ⅰ中，31P和13C NMR显示在环三磷腈环上平均有五个氯原子置换(31PNMR主峰位于6.69ppm，肩峰位于21.50ppm)，BPS的碳峰也与P—O—C一起出现在在153.64ppm处，而CIOF-Ⅱ中为完全取代了环三磷腈环上的氯原子（-2.53ppm处的31PNMR峰）以及碳和P-NH-C键在165.43ppm处的相应峰。粉末X射线衍射(XRD)分析表明，CIOFs为无定形态。两种CIOFs的发光研究均显示出对不同光的选择性响应。在365nm的激发波长下，CIOFs显示出青色发射，在可见光区域420和546nm下显示出绿色和红色发射。CIOF-Ⅰ在454nm(Ex.365nm)，487nm（Ex.420nm），708nm(Ex.546nm)处显示最大发射，CIOF-Ⅱ在460nm(Ex.365nm)，478nm(Ex.420nm)，604nm(Ex.546nm)处显示最大发射。使用高斯09(B3LYP/6-311+G(d，p))对CIOFs的结构进行了密度泛函理论(DFT)研究，得到了HOMO和LUMO值(CIOF-Ⅰ-6.54，-2.62和CIOF-Ⅱ-6.44，-2.55)及能隙(3.92和3.84eV)，其结果与实验值吻合。两种不同化学结构的机理表明相似的发射色也很重要，这表明共聚单体的带隙比其化学结构更重要。由于较宽的能隙无机杂环和有机连接基的交联，发生了聚集/聚团诱导/触发发射(AIE/CTE)和受限旋转发射(RRE)。本课题的研究将进一步丰富人们对无机杂环选择性响应材料的认识，具有广泛的应用前景也引起研究者的重视。
　　第5章第2章至第4章中描述了有机磷腈的独特特性，在第5章描述了环三磷腈衍生的共价无机-有机骨架在光催化中的应用探索。利用太阳能进行水分解制氢，净化水体和去除有毒染料的污染，是绿色燃料和清洁环境的一个缩影。为有效利用太阳能，需要能够进行有效的光收集的光催化剂，并具有适当的带能，廉价，稳定和可扩展性能。本研究制备了一种新型环三磷腈(P3N3)衍生的共价无机-有机杂化骨架(CIOF)，可通过光催化水分解产生氢燃料，并能够降解工业废水污染物。在室温下，以六氯环三磷腈，交联剂三(4-羟苯基)乙烷，吡啶为原料，以三乙胺为质子受体，超声浴下缩聚反应48h得到P3N3-CIOF。通过SEM，FT-IR，31P和13C NMR，X射线光电子显微镜(XPS)，UV吸收，光致发光，显微荧光和分光光度法对新合成的P3N3-CIOF的形貌和结构进行了表征。SEM表明P3N3-CIOF为球形，P3N3-CIOF的带隙(2.14eV)，导带电位(-0.26eV)和价带电位(1.88eV)跨越了水分解和染料降解的电位范围。此外，在365nm，420nm和546nm的不同激发波长下，CIOF分别显示绿色有黄色点，金黄色有绿色点以及红色光的发射。制备的P3N3-CIOF在光催化水分解过程中可持续16小时连续生产氢燃料(24.5μmol g-1h-1)，罗丹明B作为工业废水中污染物的替代染料可被材料进行光降解，证明了材料的光降解能力。基于光生电子和空穴的能量，提出了与之相关的合理的光催化机理。这些发现为通过P3N3-CIOF分解水产生氢的关键的第一步，同时也为开发以磷腈为原料的染料降解新材料提供了动力。