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水,作为万物之源,在自然界和生物活动中有着重要的地位。随着工业和生活污水的大量排放,水污染问题日益加重,对人类的饮水健康已造成了极大的威胁。传统的污水处理方式主要以物理吸附为主,低效且不能直接分解污染物。对此,大量的科研工作者致力于开发出绿色高效的污水处理材料。光催化剂可以直接将有机染料分解为无毒分子或还原重金属离子,十分清洁高效。因此,将光催化技术应用于污水处理中引起了广泛的关注。但是,目前各种光催化剂常以粉末形式存在,在实际应用中存在光催化效率低、循环使用性差、易造成二次污染等缺点;或者已有一些将光催化剂搭载于纤维、薄膜、多孔气凝胶等骨架材料上的尝试和探索,但仍存在降解效率低和可回收性差等不足。本论文选用自然界中大量存在,且具有可降解性、可再生性、良好力学性能的纤维素作为基体,引入可见光催化剂氧化亚铜（Cuprous oxide,Cu2O）和氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）。通过不断地改进纤维素基复合气凝胶制备的思路和方法,获得了三种纤维素基复合气凝胶,达到对有机染料高效光催化降解的效果。对此,从以下三个方面展开研究工作:首先,采用Cu2O原位生长于微晶纤维素（Microcrystalline cellulose,MCC）水凝胶内部后冷冻干燥的方法,获得一系列的MCC/Cu2O复合气凝胶,研究了在该复合气凝胶中Cu2O颗粒形貌的演化及对光催化降解性能的影响。然后,进一步引入能富集有机染料的GO,与制备好的Cu2O颗粒和MCC直接复合获得新型复合气凝胶,研究了该复合气凝胶中不同Cu2O与GO含量对光催化降解性能的影响。最后,通过Cu2O纳米颗粒原位生长于MCC/GO水凝胶内部后冷冻干燥的方法,获得一系列的MCC/GO/Cu2O复合气凝胶,进一步精确调控Cu2O纳米颗粒在复合气凝胶的尺寸及分散分布。取得主要研究成果如下:（1）采用Cu2O原位生长于纯MCC水凝胶内部后冷冻干燥的方法,成功制备了含有不同形貌Cu2O颗粒的MCC/Cu2O复合气凝胶。形貌表征发现,MCC/Cu2O复合气凝胶内具有一系列不同形貌的Cu2O颗粒,尺寸均为微米级,而且Cu2O与纤维素之间存在明显的界面接触。通过对复合气凝胶中物相定性分析,充分证实复合气凝胶仅含有立方系Cu2O晶体和纤维素Ⅱ晶型,且Cu2O和MCC两者之间的强相互作用。在此基础上,对MCC/Cu2O复合气凝胶内部Cu2O晶体生长机理进行了详细地阐述,即纤维素对Cu2O具有特定晶面选择性,游离的葡萄糖和纤维素大分子链协同对Cu2O形貌进行控制。光催化降解性能测试结果表明,MCC/Cu2O复合气凝胶对阳离子染料亚甲基蓝（Methylene blue,MB）具有更好的光催化降解性能,MCC/Cu2O-10C复合气凝胶对MB的光催化降解性能最优;而对阴离子染料甲基橙（Methyl orange,MO）无明显效果。（2）通过溶剂热法制备的Cu2O微球与GO、MCC直接复合,成功制备了一系列MCC/Cu2O/GO复合气凝胶。结构表征发现,Cu2O颗粒和GO纳米片之间具有较强的相互作用;复合气凝胶微观形貌观察发现,其具有典型的多孔结构,同时GO的引入可以一定程度上改善Cu2O颗粒在复合气凝胶中的分散性;比表面积测试表明,MCC/Cu2O/GO复合气凝胶具有更大的比表面积。光催化降解性能测试结果表明,MCC/Cu2O/GO复合气凝胶对MB具有优异的光催化降解能力,其光催化降解能力是由Cu2O的分散性和含量、GO的含量等因素决定的。MCC/Cu2O-2:1/GO-4复合气凝胶表现出最高的去除率,达到77.9%,并且降解效率最高达到83.62 mg/（mg·h）,这比其他文献报道的Cu2O复合光催化材料的效率更高。由于复合气凝胶的多孔结构、以及Cu2O和GO复合结构的形成,构造出“微反应器”的作用,对MB进行了高效的光催化降解过程。MCC/Cu2O/GO复合气凝胶的光催化降解稳定性测试表明,该复合气凝胶具有较好的循环使用性。（3）采用Cu2O原位生长于MCC/GO水凝胶内部后冷冻干燥的方法,成功制备出了MCC/GO/Cu2O复合气凝胶。形貌表征发现,在相同GO含量而CuSO4/葡萄糖摩尔比不同时,MCC/GO/Cu2O复合气凝胶内具有不同尺寸的Cu2O纳米颗粒;CuSO4/葡萄糖摩尔比为1.07时,在MCC/GO/Cu2O复合气凝胶内的Cu2O纳米颗粒约为500 nm;摩尔比为1.71时,Cu2O纳米颗粒约为300 nm。特别地,Cu2O纳米颗粒仅分布于GO周围,颗粒尺寸及分散都十分均匀。微观结构表征证实,该复合气凝胶内部成功生成了立方系Cu2O晶体,且Cu2O与GO之间存在强相互作用,进一步解释了Cu2O的选择性分布与GO的存在紧密相关。通过本论文的研究,初步达到了精确调控Cu2O纳米颗粒在复合气凝胶的尺寸及分散分布情况的目的,为MCC、Cu2O、GO三者之间构筑纤维素基复合气凝胶提供新的方法和思路。