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自然界中存在许多的超疏水现象,其本质是:表面具有微纳双重粗糙结构以及低的表面能,因此利用仿生原理来设计构建新型超疏水材料是近年来研究热点之一。由于超疏水材料在工业和日常生活中具有较大应用前景,因此本论文主要以纳米纤维素为原料进行结构设计制备了纳米纤维素基超疏水多种功能材料,为纳米纤维素的高值化利用提供可能途径。（1）木质纤维原料中不仅可以提取出纳米纤维素,在提取纳米纤维素之前,还需要分离出木质素,也是一种生物质资源,因此在第二章中研究了木质素基水凝胶及纳米纤维素气凝胶两种吸附材料在废水处理中的应用。首先以木质素磺酸钠为原料制备得到木质素水凝胶,分析了其对MB的吸附行为。凝胶对MB的最大平衡吸附量达2013mg·g-1,表现出了优异的吸附能力;实验吸附等温线和动力学分别符合Freundlich等温模型和准二级动力学模型。其次以TEMPO氧化纳米纤维素（TOCN）为原料,进行“三维网络”重构,制备出具有低密度(2.0-16.7 mg cm-3)、高孔隙率（99.9%-98.9%）的纳米纤维素基气凝胶,再使用甲基三甲氧基硅烷（MTMS）对TOCN气凝胶进行硅烷化改性。结果表明MTMS改性后的TOCN气凝胶的静态接触角为146.3°-150.8°,且具有良好的疏水亲油性能。MTMS改性的TOCN气凝胶对真空泵油和橄榄油的吸附能力强,其平衡吸附量分别高达140 g·g-1和179.1 g·g-1;它们的吸附动力学符合准二级动力学模型。所制备的TOCN气凝胶具有良好的可重复使用性,重复使用6次后仍保持原有的吸附能力。因此,TOCN疏水气凝胶有望应用于油水分离,为处理油泄漏污染的一种新型吸附材料。（2）以TOCN气凝胶为基础,通过水热法在TOCN气凝胶的表面上原位负载CuxCo1-xFe2O4磁性纳米粒子,制备出具有磁响应性纳米纤维素气凝胶（MGTOCN）,并采用气相沉积法对磁性气凝胶进行疏水化改性。将制备得到的MGTOCN气凝胶用于含油废水处理、有机溶剂吸附等,均表现出良好的吸附能力。这些纳米颗粒不仅提供了磁响应的性能还提高了MGTOCN气凝胶表面上的粗糙程度。测得不同TOCN质量分数制备得到的MGTOCN气凝胶的接触角均大于150°,表现出了优异的疏水性能。对真空泵油的平衡吸附量为49.8 g·g-1-73.5 g·g-1,对橄榄油的平衡吸附量为:53.2 g·g-1-81.4g·g-1;吸附动力学符合准二级动力学模型。且对不同种类的油性物质及有机溶剂均表现出优异的吸附能力,且具有良好的可重复使用性,重复使用12次后仍保持原有的吸附能力。（3）通过TEMPO氧化制备得到具有羧基的纤维素并制成纤维素膜（TOCM-COOH）,利用KH550改性纳米二氧化硅制备得的胺基化的二氧化硅（amino-SiO2 NPs,260nm）,利用KH560改性纳米二氧化硅制备得到环氧基化的纳米二氧化硅（epoxy-SiO2 NPs,30nm）。在EDS/NHS的存在下将amino-SiO2 NPs接枝于TOCM（-COOH）表面上。随后将TOCM表面上的amino-SiO2 NPs与epoxy-SiO2 NPs反应,通过共价层层组装的方法重复交替两种颗粒反应使得TOCM表面构建出高度粗糙的微-纳米结构。最后,用低表面能物质1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（PFOTES）对TOCM进行硅烷化改性,制备得到超疏水的TOCM。测得其接触角为151°,滚动角为4°,且具有优异的自清洁能力。（4）通过固液两相分离法对纳米纤维素进行重构微纳结构,制备得到纳米纤维素微纳颗粒（TOCNmp）,通过SEM观察发现制备得到的TOCNmp具有类似于玫瑰花瓣结构的微米尺寸及纳米褶皱,是一种具有微纳双结构的颗粒。将TOCNmp与MTMS、PDMS（聚二甲基硅氧烷）混合制备超疏水涂料,可以赋予滤纸优异的超疏水特性,其接触角可达157°,纸张保留有自身过滤功能,可应用于油水分离过程,且表现出了较好的油水分离特性。而且TOCNmp涂料是一种耐磨,耐酸的涂料。将涂料喷涂于木块和玻璃表面上时,均能赋予两种基底超疏水特性,因此本实验制备得到的超疏水涂料具有较广泛的适用。（5）实验成功制备得到荧光-超疏水双功能的纳米纤维素微纳颗粒（FTOCNmp）。首先通过5-（4,6-二氯三嗪）氨基荧光素（DTAF）对纳米纤维素进行荧光改性后制备得到具有荧光的纳米纤维素（FTOCN）,然后制备成微纳颗粒（FTOCNmp）。通过FTIR和XPS证实了DTAF已成功接枝于TOCN上。制备得到的FTOCNmp涂料不仅是一种具有荧光防伪功能的涂料,同时还是一种具有超疏水功能的涂料。FTOCNmp涂层在455nm激发光作用下可以在477 nm左右产生荧光发射峰,且FTOCNmp涂层可以赋予纸张、木片和玻璃优异的超疏水性能,测得接触角分别为:159°、151°和164°。