天然多糖是储存丰富、可再生、绿色环保的自然资源,在医药、纺织、食品等众多领域都有广泛应用。而天然多糖气凝胶材料一方面继承了天然多糖的优势,另一方面又发展出许多特异性能。在载药、油污吸附、隔热保温等领域都有极大应用潜能。本课题分别以难溶性和可溶性多糖(纤维素和羧甲基纤维素)为原料,结合溶胶-凝胶法、凝结工艺、缓释工艺和冷冻干燥技术,制备出性能优异的纤维素气凝胶和羧甲基纤维素(CMC)气凝胶,并研究分析了气凝胶的结构特性和成型机理。相比于传统制备工艺,本课题提出的方法具有制备方法简便、条件温和、易控型、绿色环保等优势。同时,针对当前油污处理及节能减排等问题,本课题综合分析评价了多糖气凝胶在油污吸附、隔热保温和碳材料制备领域的应用前景。为了克服当前疏水改性存在的缺陷,本课题以三甲基氯硅烷(TMCS)为等离子体,采用冷等离子体技术对纤维素气凝胶进行了疏水改性,并对其吸附性能和吸附规律做了深入探讨。在分析其隔热性能时,本课题提出一种新的纤维素-二氧化硅复合气凝胶制备方法,并探究其复合机理。评价多糖气凝胶在碳气凝胶领域应用前景时,本课题对纤维素和羧甲基纤维素气凝胶进行了水热碳化处理,并初步分析了其碳化工艺、机理和产物性能。研究结果表明,以棉短绒纤维素为原料、NaOH/Urea体系为溶剂、17wt%H2SO4为凝胶剂时,制备出纤维素气凝胶的最低密度为0.0196g·cm3,孔隙率为98.7%并具有优异的力学性能。并以TMCS为改性剂,采用冷等离子体技术对纤维素气凝胶进行疏水改性。相比于传统的疏水改性方法,本方法具有高效(疏水角为ca.150°)、快捷(小于3min)、改性效果更稳定、无损、节能等优势。同时,本课题研究分析了纤维素气凝胶的吸附性能和吸附规律,得出纤维素气凝胶的吸附性能(y)与材料密度(x)呈:y = 10.691 +206.064/(1+(x/0.00448)^1.30226);纤维素气凝胶的吸附性能(y)与吸附介质的密度(x)呈:y = 17.384 + 0.229x;纤维素气凝胶的吸附性能(y)与吸附介质的粘度(x)呈:y= 22.031+ 0.511e^(x/95.805)。在考察多糖气凝胶在隔热保温领域应用时,本课题提出一种快捷、节能的纤维素—二氧化硅(CS)复合气凝胶材料原位制备方法,制备出的CS气凝胶具有低密度(最低为0.052g·cm-3)、高空隙率(96.6%)及较低的导热系数(0.0352W/m·K)等性能,且复合材料中二氧化硅含量可控。表明材料具有良好的隔热保温性能。为了制备绿色环保地制备出CMC块状气凝胶并探究交联剂浓度对CMC气凝胶结构性能的影响。本课题以CMC为原料、FeC13·6H2O-GDL为二元缓释交联剂,成功制备出低密度、高孔隙率、匀质的块状CMC气凝胶。且在FeC13·6H2O/CMC质量比为0.588时,CMC气凝胶的性最优(最低密度为0.0568g·cm-3和最高孔隙率90.45%)。同时,通过更换交联剂种类,制备出多种金属离子交联的羧甲基纤维素气凝胶,并对其进行水热碳化处理,成功得到纳米棒、纳米微球、纳米线等多种金属氧化物-碳复合纳米材料,且具有特异功能,如磁性、荧光性能等。此外,本课题亦对纤维素进行了水热碳化处理,并简要分析了其碳化工艺和机理。发现纤维素的起始水热碳化温度在220℃左右,且以硫酸为催化剂时催化效率更高。其催化机理一方面是因为在高温高压下,水分蒸发,硫酸溶液浓缩形成浓硫酸,对纤维素材料具有脱水碳化作用。另一方面是S替代B,与纤维素水解后形成的二糖醇作用,促进葡糖糖到果糖的构象转变,使得材料的更易碳化。