导电高分子水凝胶和气凝胶能够结合导电高分子与水凝胶和气凝胶各自的优势，在能源、催化、生物、环境工程等诸多领域具有广泛的应用前景。然而，由于导电高分子既不能在水或有机溶剂中溶解，又不能在高温时熔融，因而获得预期的导电高分子水凝胶和气凝胶在合成方面仍然面临巨大的挑战。本项目提供了一种合成导电高分子水凝胶与气凝胶的新策略，并对获得的导电高分子水凝胶与气凝胶的物理化学性能与应用性能进行了系统深入的研究。

导电高分子，如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等，是一类独特的能够显示出金属或者半导体的电学和光学特性的有机材料。水凝胶是以三维交联网络结构为特征且在三维交联网络内容纳了大量不流动的水分子的一类胶体。气凝胶是具有低密度和高比表面积的高度多孔性纳米材料，它一般采用超临界干燥或冷冻干燥把湿凝胶中的液体用气体来置换而不显著改变凝胶网络的结构或者体积而得到的。导电高分子水凝胶和气凝胶由于结合了导电高分子与水凝胶和气凝胶各自的优势，因而在化学模仿神经网络、生物识别膜、电刺激药物释放、神经修复、电化学能量储存、吸附与催化等领域具有广泛的应用前景。然而，由于常规的导电高分子既不能在水或者有机溶剂中溶解，又不能在高温时熔融，因而获得预期的导电高分子水凝胶和气凝胶在合成方面仍然面临巨大的挑战。
我们由两位本科生组成的项目小组首先通过有机合成，将亲水性的磺酸基团引入到 (3,4)-乙撑二氧噻吩（EDOT）分子中，获得了两亲性的EDOT-S单体，并首次发现EDOT-S单体的荧光性能；其次通过氧化偶联方式，原位合成出导电高分子PEDOT-S水凝胶，且观察到由二维的纳米结构组装成三维块体凝胶的现象，这在有机材料的水凝胶中是第一例。并进一步揭示了PEDOT-S水凝胶的电势依赖的凝胶-溶胶转变；最后，用EDOT-S单体分散EDOT分子，获得了稳定的乳液。采用氧化偶联的方式引发乳液聚合，合成出PEDOT-S/PEDOT水凝胶，以该水凝胶为前驱体，采用超临界干燥或者冷冻干燥的方式，成功地获得了PEDOT-S/PEDOT气凝胶。电化学研究表明，该气凝胶表现出优异的电化学电容性能；吸附实验表明，该气凝胶能够对大多数染料进行高效吸附，并能快速可控的释放已经吸附的染料分子。
在完成项目的过程中，我们由两位本科生组成的项目小组已发表和即将发表论文共计3篇：
(1)Synthesis of conducting polymer hydrogels with 2D building blocks and their potential-dependent gel–sol transitions, Chem. Commun., 2011, (47), 6287-6289
(2)Emulsion-template synthesis and multi-purpose uses of conducting polymer aerogels, 2011, to be submitted to J. Am. Chem. Soc.
(3)Alkoxysulfonate-Functionalized PEDOT hydrogels: dimention evolusion, metal-ion effect, overoxidation and pratical performances, 2011, to be submitted to Macromolecules

第十二届“挑战杯”作品 二等奖
与之相关的部分研究成果已经发表于英国皇家化学会主办的国际权威杂志Chemical Communications （SCI影响因子：5.5）
Ran Du, Yangzi Xu, Yunjun Luo, Xuetong Zhang*, Jin Zhang, Synthesis of Conducting Polymer Hydrogels with 2D Building Blocks and Its Potential Dependent Gel-Sol Transitions, Chemical Communications, 2011, (47), 6287-6289.