环境问题和能源问题已经阻碍了社会的可持续发展,影响了世界各地的生活质量,而现代社会人们的环保意识正逐渐增强,具有高利用价值的生物质材料引起了社会的关注。纤维素气凝胶作为第三代新多孔材料,它结合了传统气凝胶的低密度、高孔隙率和高比表面积的优点,同时继承了纤维素绿色可再生性、良好的生物相容性和生物降解性。本课题主要针对纤维素气凝胶在制备过程中的化学交联改性和结构形貌方面进行探究,研究硅烷交联剂与纳米纤维素的共价结合并探究纤维素气凝胶的功能化应用,以及采用外加电压的方法对纤维素气凝胶宏观形貌的控制,使纤维素气凝胶能够适用于更广泛的应用场景。（Ⅰ）纤维素气凝胶的交联改性及功能化应用:通过自由基聚合的方法制备了乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）和一个p H响应链段（甲基丙烯酸二甲氨基乙酯,DMAEMA）的共聚物（PDMAEMA-co-PVTMS）。以此共聚物和VTMS对纤维素纳米纤维（CNF）实现化学交联改性,形成多重交联网络,以提高纤维素气凝胶的水下机械性能。对其进行压缩循环测试,交联后气凝胶具有良好的水下机械性能,经过50次压缩循环后,其最大应力可保持在初始值（11.88 k Pa）的71.3%以上。制备的气凝胶具有三维（3D）多孔结构,比表面积高达53.88 m~2/g。共聚物交联剂中DMAEMA的存在使得气凝胶具有p H响应性能,在酸性条件下对于牛血清白蛋白（BSA）的吸附量可达107 mg/g。通过对含有机硅氧烷的交联剂的结构设计,为构建具有优良力学性能的功能性纤维素气凝胶提供了一种新的策略。（Ⅱ）纳米纤维素气凝胶微球的可控构筑及性能研究:基于有机硅氧烷对于纳米纤维素的化学交联改性,进一步调控纤维素气凝胶的结构和形貌。选择使用悬浮液直接制备纤维素气凝胶微球,通过外加静电电压的方法控制纤维素气凝胶微球的尺寸和内部结构。使用3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷（GPTMS）和聚乙烯亚胺（PEI）对纤维素纳米晶（CNC）进行交联得到纳米纤维素悬浮液,将悬浮液转移到固定在推进器上的注射器中,在针尖处外加静电电压,调整静电电压强度并使液滴直接飞入液氮中形成尺寸不同的纤维素气凝胶微球。对所得到的微球尺寸进行计算,微球的平均尺寸随静电电压的增加而减小,从4000μm（0 k V）到平均1000μm（10 k V）,同时计算得到小微球体积约为自然微球的1/110。BET结果表明,其比表面积随微球尺寸的减小而增加。研究了不同尺寸微球在同一条件下对Cr（VI）的吸附差异,小微球和自然微球在同一条件下的吸附中,小微球吸附量高出自然微球的72.15%。